JPH06165952A - 溶射用チャンバー及びそれを用いた溶射方法 - Google Patents
溶射用チャンバー及びそれを用いた溶射方法Info
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- JPH06165952A JPH06165952A JP32052792A JP32052792A JPH06165952A JP H06165952 A JPH06165952 A JP H06165952A JP 32052792 A JP32052792 A JP 32052792A JP 32052792 A JP32052792 A JP 32052792A JP H06165952 A JPH06165952 A JP H06165952A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 一方端が開口した筒状のチャンバー内にワー
クを固定し、該チャンバー内の大気をほぼ完全に排出す
る如くアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを奔流さ
せ、さらに該チャンバーに装備した溶射ガンによって上
記ワークに溶射層を形成する。 【効果】 本発明のチャンバーはコンパクトでかつ装置
価格が安価であるとともに、このチャンバーを用いる本
発明の溶射方法は、大掛かりな付属装置を作動させる必
要がないためランニングコストも低い。また、この方法
によれば、大気がほとんと存在しないチャンバー内で溶
射を行うため大気中の酸素、窒素などの影響がほとんど
なく溶射層を形成することができる。
クを固定し、該チャンバー内の大気をほぼ完全に排出す
る如くアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを奔流さ
せ、さらに該チャンバーに装備した溶射ガンによって上
記ワークに溶射層を形成する。 【効果】 本発明のチャンバーはコンパクトでかつ装置
価格が安価であるとともに、このチャンバーを用いる本
発明の溶射方法は、大掛かりな付属装置を作動させる必
要がないためランニングコストも低い。また、この方法
によれば、大気がほとんと存在しないチャンバー内で溶
射を行うため大気中の酸素、窒素などの影響がほとんど
なく溶射層を形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、疾病、災害などによ
り、骨機能や手足の関節機能が失われた場合にこれらを
修復するために用いられる整形外科用人工骨及び人工関
節、あるいは老齢、疾病などによって失われた歯牙を復
元するために用いられる人工歯根等を構成する母材や機
械構成部品、装飾品を構成する母材などにチタンなどの
金属材料やリン酸カルシウム、ガラスセラミックなどの
無機物よりなる溶射層を形成するために用いられる溶射
用チャンバー及びそれを用いた溶射方法に関するもので
ある。
り、骨機能や手足の関節機能が失われた場合にこれらを
修復するために用いられる整形外科用人工骨及び人工関
節、あるいは老齢、疾病などによって失われた歯牙を復
元するために用いられる人工歯根等を構成する母材や機
械構成部品、装飾品を構成する母材などにチタンなどの
金属材料やリン酸カルシウム、ガラスセラミックなどの
無機物よりなる溶射層を形成するために用いられる溶射
用チャンバー及びそれを用いた溶射方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、純度の高い溶射層を形成する手段
として最も脚光を浴びたのは減圧プラズマ溶射によりな
る溶射層を形成する技術であった。
として最も脚光を浴びたのは減圧プラズマ溶射によりな
る溶射層を形成する技術であった。
【０００３】この減圧プラズマ溶射の技術は、大型チャ
ンバー内の大気をアルゴンなどの不活性ガスで置換し、
さらにこのチャンバー内を減圧した状態の下で、プラズ
マ溶射ガンによって、チタンなどの金属材料やリン酸カ
ルシウム、ガラスセラミックなどの無機物よりなる溶射
層を形成するものであった。
ンバー内の大気をアルゴンなどの不活性ガスで置換し、
さらにこのチャンバー内を減圧した状態の下で、プラズ
マ溶射ガンによって、チタンなどの金属材料やリン酸カ
ルシウム、ガラスセラミックなどの無機物よりなる溶射
層を形成するものであった。
【０００４】
【従来技術の課題】しかしながら、上記減圧プラズマ溶
射の技術は以下のような問題を有していた。装置価格及び製作コストが非常に高いこと 減圧プラズマ溶射装置は、大型チャンバー、プラズマ溶
射ガン、作業ロボット、アルゴン置換装置、減圧装置及
びコンピューター制御装置などから構成される大型の設
備であり、その価格は１億〜数億円と極めて高価であっ
た。また、この減圧プラズマ溶射装置を用いて行う溶射
作業は、連続作業ではなく単バッチ作業であり一回の溶
射作業毎に大型のアルゴン置換装置を作動させて大気を
アルゴンガスで置換し、さらに減圧操作をも必要とする
ため、ランニングコストが非常に高かった。
射の技術は以下のような問題を有していた。装置価格及び製作コストが非常に高いこと 減圧プラズマ溶射装置は、大型チャンバー、プラズマ溶
射ガン、作業ロボット、アルゴン置換装置、減圧装置及
びコンピューター制御装置などから構成される大型の設
備であり、その価格は１億〜数億円と極めて高価であっ
た。また、この減圧プラズマ溶射装置を用いて行う溶射
作業は、連続作業ではなく単バッチ作業であり一回の溶
射作業毎に大型のアルゴン置換装置を作動させて大気を
アルゴンガスで置換し、さらに減圧操作をも必要とする
ため、ランニングコストが非常に高かった。
【０００５】酸素や窒素の混入の影響 減圧プラズマ溶射装置はチャンバー内の大気をアルゴン
ガスで置換して、その減圧下にて溶射を行うが、減圧下
であっても酸素や窒素が存在するばかりでなく、プラズ
マ炎中を搬送される金属パウダー粒子間にも大気が存在
することから、形成した溶射層に酸素や窒素が相当量混
入していた。その結果、溶射層が不均一となり、脆くな
った。
ガスで置換して、その減圧下にて溶射を行うが、減圧下
であっても酸素や窒素が存在するばかりでなく、プラズ
マ炎中を搬送される金属パウダー粒子間にも大気が存在
することから、形成した溶射層に酸素や窒素が相当量混
入していた。その結果、溶射層が不均一となり、脆くな
った。
【０００６】溶融不良粒子の影響 減圧プラズマ溶射のプラズマ炎温度は約４０００℃程度
であり、通常のプラズマ炎の１／３〜１／４の低温とな
っている。その結果、比較的大きな溶射粒子を用いる粗
面溶射では、溶融粒子と溶融不良粒子の混在する不均一
な溶射層となる。このような溶射層では、溶融不良粒子
の脱落が発生しやすいばかりでなく、粒子間に内部応力
が存在し、やがては粒界クラックが発生して層内破壊を
招くことがあった。例えば、生体インプラント場合、イ
ンプラントからの脱落粒子は異常摩擦の原因となり、ま
た溶射層の破壊は生体インプラントの固定力低下を来す
とともに、生体との間の緩みを生じせしめていた。
であり、通常のプラズマ炎の１／３〜１／４の低温とな
っている。その結果、比較的大きな溶射粒子を用いる粗
面溶射では、溶融粒子と溶融不良粒子の混在する不均一
な溶射層となる。このような溶射層では、溶融不良粒子
の脱落が発生しやすいばかりでなく、粒子間に内部応力
が存在し、やがては粒界クラックが発生して層内破壊を
招くことがあった。例えば、生体インプラント場合、イ
ンプラントからの脱落粒子は異常摩擦の原因となり、ま
た溶射層の破壊は生体インプラントの固定力低下を来す
とともに、生体との間の緩みを生じせしめていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
問題点を解決すべく、（１）一方端が開口した筒状の溶
射用チャンバー（以下、チャンバーと略称する）にあっ
て、他方端側に溶射ガン取り付け部を有するとともに、
内部にワーク固定手段と１以上の流体噴射孔を具備して
なるチャンバー；（２）このチャンバー内に生体インプ
ラント部材を構成する母材を固定した状態の下で、チャ
ンバー内の大気をほぼ完全に排出する如く、チャンバー
内部に設けた流体噴射孔よりアルゴン、ヘリウムなどの
不活性ガスを奔流させ、同時にこのチャンバーの他方端
側に装備した溶射ガンを作動させることによって、上記
母材に溶射層を形成する溶射方法を提供するものであ
る。
問題点を解決すべく、（１）一方端が開口した筒状の溶
射用チャンバー（以下、チャンバーと略称する）にあっ
て、他方端側に溶射ガン取り付け部を有するとともに、
内部にワーク固定手段と１以上の流体噴射孔を具備して
なるチャンバー；（２）このチャンバー内に生体インプ
ラント部材を構成する母材を固定した状態の下で、チャ
ンバー内の大気をほぼ完全に排出する如く、チャンバー
内部に設けた流体噴射孔よりアルゴン、ヘリウムなどの
不活性ガスを奔流させ、同時にこのチャンバーの他方端
側に装備した溶射ガンを作動させることによって、上記
母材に溶射層を形成する溶射方法を提供するものであ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は、本実施例に係るチャンバー１の断面図であ
り、該チャンバー１は一方端にアーク溶射用の溶射ガン
Ａを回動自在に取りつけたユニバーサルジョイントによ
る取りつけ部１１を備え、他方端側が開口部１２となっ
た筒状をなしている。
る。図１は、本実施例に係るチャンバー１の断面図であ
り、該チャンバー１は一方端にアーク溶射用の溶射ガン
Ａを回動自在に取りつけたユニバーサルジョイントによ
る取りつけ部１１を備え、他方端側が開口部１２となっ
た筒状をなしている。
【０００９】このチャンバー１の円筒状をした本体部１
０の側面には円筒状の内部空間２１、３１を有した一対
のフランジ部２０、３０が同軸状に設けられている。こ
れら２つのフランジ部２０、３０のうち、一方のフラン
ジ部２０の端面２２にはモーター４０が設置してあると
ともに、フランジ部２０の軸線方向にはモーター４０に
連動するモーターシャフト５０が設けられ、さらに該モ
ーターシャフト５０の先端部位は周囲を螺子切りした突
起５１が設けられている。また、他方のフランジ部３０
には、上記モーターシャフト５０と同軸上に、先端部位
にワーク固定用の固定穴６１を形成したワーク固定シャ
フト６０が固定してあり、このワーク固定シャフト６０
の固定穴６１とモーターシャフト５０の突起５１でワー
ク固定手段７０を構成している。
０の側面には円筒状の内部空間２１、３１を有した一対
のフランジ部２０、３０が同軸状に設けられている。こ
れら２つのフランジ部２０、３０のうち、一方のフラン
ジ部２０の端面２２にはモーター４０が設置してあると
ともに、フランジ部２０の軸線方向にはモーター４０に
連動するモーターシャフト５０が設けられ、さらに該モ
ーターシャフト５０の先端部位は周囲を螺子切りした突
起５１が設けられている。また、他方のフランジ部３０
には、上記モーターシャフト５０と同軸上に、先端部位
にワーク固定用の固定穴６１を形成したワーク固定シャ
フト６０が固定してあり、このワーク固定シャフト６０
の固定穴６１とモーターシャフト５０の突起５１でワー
ク固定手段７０を構成している。
【００１０】上記溶射ガンＡには、図１に示すように２
本の溶射材供給チューブＡ1 、Ａ1と１本の溶射用ガス
供給チューブＡ2 が接続してあり、上記溶射材供給チュ
ーブＡ1 は、図２の断面図に示すように絶縁性ゴム材料
よりなる壁Ａ3 内に埋入した電線Ａ4 により電流を、ま
た貫通孔Ａ5 によってアルゴンなどの不活性ガス及び溶
射材とするワイヤーＡ6 を溶射ガンＡの先端部位に供給
するようになっており、上記溶射用ガス供給チューブＡ
2 （図１参照）によって溶射ガンＡの先端部位に供給さ
れる溶射用ガスとともにアーク放電を発生させて溶融溶
射材を前方のワークＷに向け飛ばすようになっている。
本の溶射材供給チューブＡ1 、Ａ1と１本の溶射用ガス
供給チューブＡ2 が接続してあり、上記溶射材供給チュ
ーブＡ1 は、図２の断面図に示すように絶縁性ゴム材料
よりなる壁Ａ3 内に埋入した電線Ａ4 により電流を、ま
た貫通孔Ａ5 によってアルゴンなどの不活性ガス及び溶
射材とするワイヤーＡ6 を溶射ガンＡの先端部位に供給
するようになっており、上記溶射用ガス供給チューブＡ
2 （図１参照）によって溶射ガンＡの先端部位に供給さ
れる溶射用ガスとともにアーク放電を発生させて溶融溶
射材を前方のワークＷに向け飛ばすようになっている。
【００１１】なお、上記溶射ガンＡとしては、アーク溶
射用のものに限らず、プラズマ溶射、フレーム溶射或い
はレーザー溶射用の溶射ガン等を用いることができる。
射用のものに限らず、プラズマ溶射、フレーム溶射或い
はレーザー溶射用の溶射ガン等を用いることができる。
【００１２】図３は、上記ワーク固定手段７０に専用の
治具Ｅ、Ｆ、ＧによってワークＷをチャンバー１内（図
１参照）に固定した状態を示す。
治具Ｅ、Ｆ、ＧによってワークＷをチャンバー１内（図
１参照）に固定した状態を示す。
【００１３】同図（ａ）において、ワークＷは、例えば
ネジ穴Ｅ1 によって上記突起５１に螺結された治具Ｅと
上記固定穴６１に挿入棒Ｆ1 を挿入した状態でワーク固
定用シャフト６０側に回動自在に設置される治具Ｆに保
持されることによって溶射位置に設置されている。
ネジ穴Ｅ1 によって上記突起５１に螺結された治具Ｅと
上記固定穴６１に挿入棒Ｆ1 を挿入した状態でワーク固
定用シャフト６０側に回動自在に設置される治具Ｆに保
持されることによって溶射位置に設置されている。
【００１４】また、同図（ｂ）及び（ｃ）においてワー
クＷは２枚の固定用プレートＧ1 、Ｇ1 によって治具Ｇ
上に固定され、該治具Ｇは一端に設けた螺子穴Ｇ2 、他
端に設けた挿入棒Ｇ3 によって上記ワーク固定手段７０
に固定されている。
クＷは２枚の固定用プレートＧ1 、Ｇ1 によって治具Ｇ
上に固定され、該治具Ｇは一端に設けた螺子穴Ｇ2 、他
端に設けた挿入棒Ｇ3 によって上記ワーク固定手段７０
に固定されている。
【００１５】なお、上記ワークＷは、生体インプラン
ト、機械構成部品、装飾品などの母材で、表面にチタン
などの金属材料やリン酸カルシウム、ガラスセラミック
などの無機物よりなる溶射層を形成するものである。
ト、機械構成部品、装飾品などの母材で、表面にチタン
などの金属材料やリン酸カルシウム、ガラスセラミック
などの無機物よりなる溶射層を形成するものである。
【００１６】また、図１に示す如く、上記本体部１０の
端面１３、及びフランジ部２０、３０の側面２３、３２
からチャンバー１の内部に対し、チャンバー１内にアル
ゴンガス等の不活性ガスを供給するため、不活性ガス供
給チューブＢに連通する流体噴出孔１４、２４、３３が
形成されている。さらに、これらの流体噴出孔１４、２
４、３３の前方には図４の平面図に示すような貫通孔８
１を規則正しく配設した整流板８０が固定してあり、こ
れによってアルゴン等の不活性ガスを一様に奔流させ、
チャンバー１内の局部に大気が残存しないようにしてい
る。
端面１３、及びフランジ部２０、３０の側面２３、３２
からチャンバー１の内部に対し、チャンバー１内にアル
ゴンガス等の不活性ガスを供給するため、不活性ガス供
給チューブＢに連通する流体噴出孔１４、２４、３３が
形成されている。さらに、これらの流体噴出孔１４、２
４、３３の前方には図４の平面図に示すような貫通孔８
１を規則正しく配設した整流板８０が固定してあり、こ
れによってアルゴン等の不活性ガスを一様に奔流させ、
チャンバー１内の局部に大気が残存しないようにしてい
る。
【００１７】また、チャンバー１内の中央部を流れるガ
スの方が、チャンバー内壁１５付近よりも流れが速くな
るため、内壁１５付近では減圧状態が発生する。これに
より開口部１２の内壁近傍からは逆流した大気が流入し
やすくなるため、前記開口部１２には図５の平面図に示
すような中央に貫通孔９１を有する遮蔽板９０を固定し
大気が逆流して流入するのを防止することができる。な
お、上記遮蔽板９０の開口率としては３０〜６０％であ
ることが好ましい。
スの方が、チャンバー内壁１５付近よりも流れが速くな
るため、内壁１５付近では減圧状態が発生する。これに
より開口部１２の内壁近傍からは逆流した大気が流入し
やすくなるため、前記開口部１２には図５の平面図に示
すような中央に貫通孔９１を有する遮蔽板９０を固定し
大気が逆流して流入するのを防止することができる。な
お、上記遮蔽板９０の開口率としては３０〜６０％であ
ることが好ましい。
【００１８】上記開口率が３０％未満であるときは、遮
蔽板９０にぶつかる不活性ガスの反射流のためチャンバ
ー１内に対流が発生してアーク溶射に悪影響を及ぼし、
他方６０％を越えるときは、大気の流入を防止する効果
が小さくなる。
蔽板９０にぶつかる不活性ガスの反射流のためチャンバ
ー１内に対流が発生してアーク溶射に悪影響を及ぼし、
他方６０％を越えるときは、大気の流入を防止する効果
が小さくなる。
【００１９】次に、上記チャンバー１を用いた溶射方法
について説明する。まず、筒状のチャンバー１内の上記
ワーク固定手段７０にワークＷを回転自在に固定し、必
要であればモーター４０によってワークをゆっくりと回
転させる。
について説明する。まず、筒状のチャンバー１内の上記
ワーク固定手段７０にワークＷを回転自在に固定し、必
要であればモーター４０によってワークをゆっくりと回
転させる。
【００２０】次に、上記３つの流体噴出孔１４、２４、
３３から、チャンバー１内の大気を開口部１２から外部
へほぼ完全に除去する如くアルゴン、ヘリウムなどの不
活性ガスを奔流させた状態のもとに該チャンバー１の溶
射ガン取りつけ部１１に装備した溶射ガンＡによって上
記ワークＷに溶射層を形成する。
３３から、チャンバー１内の大気を開口部１２から外部
へほぼ完全に除去する如くアルゴン、ヘリウムなどの不
活性ガスを奔流させた状態のもとに該チャンバー１の溶
射ガン取りつけ部１１に装備した溶射ガンＡによって上
記ワークＷに溶射層を形成する。
【００２１】なお、図６に示すように上記チャンバー１
の上面１６にはチャンバー１内を観察できるようにガラ
ス窓１７が形成されており、このガラス窓１７からチャ
ンバー１内を見ながらワークの回転速度、溶射ガンＡの
向き等を調整できるようになっている。
の上面１６にはチャンバー１内を観察できるようにガラ
ス窓１７が形成されており、このガラス窓１７からチャ
ンバー１内を見ながらワークの回転速度、溶射ガンＡの
向き等を調整できるようになっている。
【００２２】図７は、本実施例のチャンバー１を用いた
溶射方法によってチタン合金の皮膜を形成したワークＷ
としての生体インプラント部材の断面図であり、金属材
料よりなるワークＷの周囲に形成した溶射層Ｗ1 は、上
述のように大気がほぼ完全に排出され、窒素、酸素がほ
とんど存在しないチャンバー１内で形成されるため、大
気中の酸素、窒素等の影響がほとんどない、安定した溶
射層Ｗ1 として形成される。
溶射方法によってチタン合金の皮膜を形成したワークＷ
としての生体インプラント部材の断面図であり、金属材
料よりなるワークＷの周囲に形成した溶射層Ｗ1 は、上
述のように大気がほぼ完全に排出され、窒素、酸素がほ
とんど存在しないチャンバー１内で形成されるため、大
気中の酸素、窒素等の影響がほとんどない、安定した溶
射層Ｗ1 として形成される。
【００２３】金属材料の溶射の場合、溶射層Ｗ1 は窒素
含有率０．５％以下、酸素含有率０．２％以下という、
減圧プラズマ溶射によって形成される溶射層よりもさら
に高純度のものとなり、例えば、この窒素及び酸素濃度
はＪＩＳ Ｈ４６７０の医療用途品に用いられる純チタ
ン（第２種）の規格濃度を充たす程のものであった。
含有率０．５％以下、酸素含有率０．２％以下という、
減圧プラズマ溶射によって形成される溶射層よりもさら
に高純度のものとなり、例えば、この窒素及び酸素濃度
はＪＩＳ Ｈ４６７０の医療用途品に用いられる純チタ
ン（第２種）の規格濃度を充たす程のものであった。
【００２４】さらに、上記溶射層Ｗ1 はアーク溶射を用
いる場合、約７６００℃という高温のアーク炎で形成さ
れるため溶融不良粒子を含まない。したがって、酸素、
窒素をほとんど含有せず、溶融不良粒子もほとんど含ん
でおらず溶射層Ｗ1 の強度も大きいものである。
いる場合、約７６００℃という高温のアーク炎で形成さ
れるため溶融不良粒子を含まない。したがって、酸素、
窒素をほとんど含有せず、溶融不良粒子もほとんど含ん
でおらず溶射層Ｗ1 の強度も大きいものである。
【００２５】また、本実施例のチャンバー１は小型かつ
構成が簡便で安価に作製できるとともに、流体噴出孔１
４、２４、３３からアルゴンなどの不活性ガスを奔流さ
せることによってチャンバー１内の大気を外部に排出す
るため、大気を不活性ガスで置換するのに大掛かりな装
置を必要とせず、また減圧操作も必要でないので操作が
簡単であり、ランニングコストは非常に低い。
構成が簡便で安価に作製できるとともに、流体噴出孔１
４、２４、３３からアルゴンなどの不活性ガスを奔流さ
せることによってチャンバー１内の大気を外部に排出す
るため、大気を不活性ガスで置換するのに大掛かりな装
置を必要とせず、また減圧操作も必要でないので操作が
簡単であり、ランニングコストは非常に低い。
【００２６】実施例１ 上記遮蔽板９０（図１及び図４参照）を固定していない
上記チャンバー１のワーク固定手段７０にワークＷとし
て機械構成部品の母材である６０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍ
ｍのチタン合金製のテストピースを固定し、アーク溶射
用の溶射ガンＡにより、その２０ｍｍ×５ｍｍの面に上
記の溶射方法にて厚さ５００μm の純チタンよりなる溶
射層Ｗ1 を形成した。また比較例として減圧プラズマ溶
射にて上記テストピースに厚さ５００μm の溶射層を形
成した。
上記チャンバー１のワーク固定手段７０にワークＷとし
て機械構成部品の母材である６０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍ
ｍのチタン合金製のテストピースを固定し、アーク溶射
用の溶射ガンＡにより、その２０ｍｍ×５ｍｍの面に上
記の溶射方法にて厚さ５００μm の純チタンよりなる溶
射層Ｗ1 を形成した。また比較例として減圧プラズマ溶
射にて上記テストピースに厚さ５００μm の溶射層を形
成した。
【００２７】これらのテストピースを用いて、触針法に
よる面粗さ測定、剪断試験法による溶射層Ｗ1 の付着力
測定、蒸留滴定法及び赤外線吸収法による酸素及び窒素
の含有率測定を行った。この結果を表１に示す。
よる面粗さ測定、剪断試験法による溶射層Ｗ1 の付着力
測定、蒸留滴定法及び赤外線吸収法による酸素及び窒素
の含有率測定を行った。この結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から明らかなように、面粗さについて
は溶融不良粒子が多い減圧プラズマ溶射による比較例の
テストピースの方が粗くなっているが、本実施例による
テストピースでも２００μm 以上の面粗さが得られてい
た。また、付着力については比較例のテストピースにた
いして本実施例のテストピースは約２倍の強さを有して
いる。さらに、酸素及び窒素の含有率をみると、窒素の
含有率はほぼ同値であったが、本実施例のテストピース
の酸素の含有率は比較例に比べて約４．５倍であり、本
実施例のテストピースが前記ＪＩＳ規格の値を満足する
のに対し（ＪＩＳ規格の基準値）、比較例のものはこの
値を満たしていなかった。
は溶融不良粒子が多い減圧プラズマ溶射による比較例の
テストピースの方が粗くなっているが、本実施例による
テストピースでも２００μm 以上の面粗さが得られてい
た。また、付着力については比較例のテストピースにた
いして本実施例のテストピースは約２倍の強さを有して
いる。さらに、酸素及び窒素の含有率をみると、窒素の
含有率はほぼ同値であったが、本実施例のテストピース
の酸素の含有率は比較例に比べて約４．５倍であり、本
実施例のテストピースが前記ＪＩＳ規格の値を満足する
のに対し（ＪＩＳ規格の基準値）、比較例のものはこの
値を満たしていなかった。
【００３０】また、これらのテストピースに対してＡＣ
Ｔ−ＪＰ装置を用いてブラストコロージョンテストを行
い溶射層Ｗ1 を構成する粒子の脱落特性の評価を行っ
た。その結果、最初のショットの摩耗量は本実施例のテ
ストピースの場合０．１３ｇであったのに対し、比較例
の場合２．２６ｇと、本実施例のテストピースの約１８
倍であった。
Ｔ−ＪＰ装置を用いてブラストコロージョンテストを行
い溶射層Ｗ1 を構成する粒子の脱落特性の評価を行っ
た。その結果、最初のショットの摩耗量は本実施例のテ
ストピースの場合０．１３ｇであったのに対し、比較例
の場合２．２６ｇと、本実施例のテストピースの約１８
倍であった。
【００３１】これは、酸素含有率が大きくなると溶射層
Ｗ1 の硬度が大きくなり、その延性が低下し、繰り返し
疲労荷重に対する強度が低下するためであると考えられ
る。
Ｗ1 の硬度が大きくなり、その延性が低下し、繰り返し
疲労荷重に対する強度が低下するためであると考えられ
る。
【００３２】実施例２ 開口率がそれぞれ表２に示す如くである上記遮蔽板９０
（図１及び４参照）を開口部に設置した上記チャンバー
１内のワーク固定手段７０にワークＷとして装飾品の母
材である６０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍの純チタン板を固
定し、アーク溶射用の溶射ガンＡにより、上記溶射方法
によって６０ｍｍ×５０ｍｍの面に純チタンよりなる厚
さ８００μm の溶射層Ｗ1 を形成し、このように形成さ
れた溶射層Ｗ1 の酸素及び窒素の含有率を測定した。そ
の結果を表２に示す。
（図１及び４参照）を開口部に設置した上記チャンバー
１内のワーク固定手段７０にワークＷとして装飾品の母
材である６０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍの純チタン板を固
定し、アーク溶射用の溶射ガンＡにより、上記溶射方法
によって６０ｍｍ×５０ｍｍの面に純チタンよりなる厚
さ８００μm の溶射層Ｗ1 を形成し、このように形成さ
れた溶射層Ｗ1 の酸素及び窒素の含有率を測定した。そ
の結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２から明らかなように、開口率が６０％
以下である時に特に窒素及び酸素含有率が低くなった。
以下である時に特に窒素及び酸素含有率が低くなった。
【００３５】また、これらのテストピースに対してＡＣ
Ｔ−ＪＰ装置を用いてブラストコロージョンを行い溶射
層Ｗ1 を構成する粒子の脱落特性を評価した。その結果
を表２に示す。
Ｔ−ＪＰ装置を用いてブラストコロージョンを行い溶射
層Ｗ1 を構成する粒子の脱落特性を評価した。その結果
を表２に示す。
【００３６】表２から明らかなように、開口率が３０〜
６０％の時は最初のショットによる摩擦量が極めて少な
いのに対し、１０％、８０％の時は摩擦量が多く、特に
１０％の時には極めて大きい値となっている。これは、
遮蔽板９０にぶつかった気体の反射流によりチャンバー
１内に対流が発生してアーク溶射に悪影響を及ぼし、溶
融不良粒子が多く発生したためであった。
６０％の時は最初のショットによる摩擦量が極めて少な
いのに対し、１０％、８０％の時は摩擦量が多く、特に
１０％の時には極めて大きい値となっている。これは、
遮蔽板９０にぶつかった気体の反射流によりチャンバー
１内に対流が発生してアーク溶射に悪影響を及ぼし、溶
融不良粒子が多く発生したためであった。
【００３７】以上より、上記遮蔽板９０の開口率として
は３０〜６０％であることが好ましい。
は３０〜６０％であることが好ましい。
【００３８】
【発明の効果】本発明のチャンバーはコンパクトでかつ
装置価格が安価であるとともに、このチャンバーを用い
る本発明の溶射方法は、大掛かりな付属装置を作動させ
る必要がないためランニングコストも低い。また、この
方法によれば、大気がほとんと存在しないチャンバー内
で溶射を行うため大気中の酸素、窒素などの影響が少な
く溶射層を形成することができる。
装置価格が安価であるとともに、このチャンバーを用い
る本発明の溶射方法は、大掛かりな付属装置を作動させ
る必要がないためランニングコストも低い。また、この
方法によれば、大気がほとんと存在しないチャンバー内
で溶射を行うため大気中の酸素、窒素などの影響が少な
く溶射層を形成することができる。
【図１】本発明実施例に係る溶射用チャンバーの断面図
である。
である。
【図２】本発明実施例に係る溶射用チャンバーの一端に
取りつけた溶射ガンに接続する溶射材供給チューブの断
面図である。
取りつけた溶射ガンに接続する溶射材供給チューブの断
面図である。
【図３】本発明実施例に係る溶射用チャンバー内のワー
ク固定手段に固定したワークを示す側面図であり、
（ａ）は人工股関節のステム部材であるワークを示し、
（ｂ）、（ｃ）は人工膝関節の脛骨部材を示す。
ク固定手段に固定したワークを示す側面図であり、
（ａ）は人工股関節のステム部材であるワークを示し、
（ｂ）、（ｃ）は人工膝関節の脛骨部材を示す。
【図４】本発明実施例に係る溶射用チャンバー内に固定
した整流板の平面図である。
した整流板の平面図である。
【図５】本発明実施例に係る溶射用チャンバーの開口部
に固定した遮蔽板の平面図である。
に固定した遮蔽板の平面図である。
【図６】本発明実施例に係る溶射用チャンバーの上面図
である。
である。
【図７】本発明実施例の溶射用チャンバーによってチタ
ン合金の皮膜を形成したワークの断面図である。
ン合金の皮膜を形成したワークの断面図である。
１ 溶射用チャンバー １０ 本体部 １４、２４、３３ 流体噴出孔 ２０、３０ フランジ部 ４０ モーター ５０ モーターシャフト ６０ ワーク固定用シャフト ７０ ワーク固定手段 ８０ 整流板 ９０ 遮蔽板 Ａ 溶射ガン Ａ1 溶射材供給チューブ Ｂ 不活性ガス供給チューブ Ｗ ワーク Ｅ、Ｆ、Ｇ 治具
Claims (2)
- 【請求項１】 一方端が開口した筒状の溶射用チャンバ
ーにあって、他方端側に溶射ガン取り付け部を有すると
ともに、内部にワーク固定手段と１以上の流体噴射孔を
具備してなる溶射用チャンバー。 - 【請求項２】 一方端が開口した筒状の溶射用チャンバ
ー内にワークを固定し、該チャンバー内の大気をほぼ完
全に排出する如くチャンバー内部に向けて設けた流体噴
射孔よりアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを奔流さ
せた状態の下で、上記チャンバーの他方端側に装備した
溶射ガンによって上記ワークに溶射層を形成する溶射方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052792A JPH06165952A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 溶射用チャンバー及びそれを用いた溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052792A JPH06165952A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 溶射用チャンバー及びそれを用いた溶射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06165952A true JPH06165952A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18122433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32052792A Pending JPH06165952A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 溶射用チャンバー及びそれを用いた溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06165952A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015133338A1 (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | 日本発條株式会社 | 成膜装置 |
| JP2017226915A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-28 | 吉川工業株式会社 | 溶射皮膜及び溶射皮膜部材 |
| JP2018141214A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 吉川工業株式会社 | 耐水素脆性溶射皮膜及び耐水素脆性溶射皮膜部材 |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP32052792A patent/JPH06165952A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015133338A1 (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | 日本発條株式会社 | 成膜装置 |
| JP2015168861A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 日本発條株式会社 | 成膜装置 |
| JP2017226915A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-28 | 吉川工業株式会社 | 溶射皮膜及び溶射皮膜部材 |
| JP2018141214A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 吉川工業株式会社 | 耐水素脆性溶射皮膜及び耐水素脆性溶射皮膜部材 |
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