JPH06312149A - High-density oxygen coating by thermal spraying - Google Patents
High-density oxygen coating by thermal sprayingInfo
- Publication number
- JPH06312149A JPH06312149A JP6081913A JP8191394A JPH06312149A JP H06312149 A JPH06312149 A JP H06312149A JP 6081913 A JP6081913 A JP 6081913A JP 8191394 A JP8191394 A JP 8191394A JP H06312149 A JPH06312149 A JP H06312149A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- branched
- combustible mixture
- powder
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
- B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
- B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
- C23C4/11—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は酸化セラミックの溶射、
特に酸化セラミックの高密度で粘着力の強いコーティン
グを製造する方法および装置に関し、とりわけ電気の絶
縁体に有用な酸化アルミニウムのコーティングに関す
る。This invention relates to thermal spraying of oxide ceramics,
More particularly, it relates to a method and apparatus for producing a high density, tacky coating of oxide ceramics, and more particularly to aluminum oxide coatings useful in electrical insulation.
【0002】[0002]
【従来の技術】溶射、これは火炎溶射ともいい、金属や
セラミックなどの加熱可融材質を溶解すること、あるい
は少なくとも加熱軟化すること、およびコーティングさ
れる表面に対して粒子としての軟化物質を推進させるこ
とを含む。加熱粒子が急冷され、付着した表面にさらに
加熱粒子が衝突していく。粒子を加熱推進する目的に使
用される溶射ガンが、米国特許3、111、267号
(シェパード;Shepardら)に開示されている。このよ
うなタイプの溶射ガンにおいては、金属のような加熱溶
融材質や酸化物が粉末状態でガンに供給される。このよ
うな粉末では、U.Sスタンダードのスクリーンサイズで
100メッシュ(149microns)から、およそ2micro
nsの間の小径粒子が、典型的である。粉末溶射を行うた
めの熱は、燃焼火炎やアーク生成プラズマ火炎から得る
のが一般的である。粉末を取り込み移動させるキャリア
ーガスは、燃焼ガスの一種類でもよく、また窒素のよう
な不活性ガスでも、あるいは単なる圧縮空気でもよい。2. Description of the Related Art Thermal spraying, also called flame spraying, is for melting a heat-fusible material such as metal or ceramic, or at least softening by heating, and promoting a softening substance as particles to a surface to be coated. Including that. The heated particles are rapidly cooled, and the heated particles further collide with the attached surface. A thermal spray gun used to heat and propel particles is disclosed in US Pat. No. 3,111,267 (Shepard et al.). In such a type of thermal spray gun, a heat-melting material such as metal or an oxide is supplied to the gun in a powder state. For such powders, US standard screen size from 100 mesh (149microns) to about 2micro
Small size particles between ns are typical. The heat for powder spraying is generally obtained from combustion flames or arc-generated plasma flames. The carrier gas for taking in and moving the powder may be one type of combustion gas, an inert gas such as nitrogen, or simply compressed air.
【0003】高速度溶射を行って、多種類の溶射材につ
いて高品質コーティングが製造されてきた。多くの面か
ら鑑みて、プラズマ溶射は高速度プロセスとして有用な
ものである。しかし、高速度のプラズマ流に対して横断
方向に粉末を供給するため、非均一加熱および/または
粒子の取り込み不足などのおそれがある。High speed spraying has been performed to produce high quality coatings on many types of spray materials. In many respects, plasma spraying is useful as a high speed process. However, since the powder is supplied in the transverse direction with respect to the high-velocity plasma flow, there is a risk of non-uniform heating and / or insufficient incorporation of particles.
【0004】粉末溶射ガンのロッケトタイプのものが最
近実用的となってきており、その一例が米国特許4、4
16、421号(ブローニング;Browning)に説明され
ている。このタイプのガンは、高圧燃焼流体が長ノズル
や開口チャネルを通るようになっている内部燃焼室を有
する。粉末はこのノズル室に供給され燃焼流体によって
加熱推進される。A rocket type powder spray gun has recently become practical, one example of which is US Pat.
16, 421 (Browning). This type of gun has an internal combustion chamber adapted to allow high pressure combustion fluid to pass through long nozzles and open channels. The powder is supplied to this nozzle chamber and heated and propelled by the combustion fluid.
【0005】高速度で溶射するための短ノズル溶射装置
が、米国特許4、865、252号(ロトリコ;Rotoli
coら)に開示されている。この装置では、燃焼ガスが環
状に流れ、その流れの内部に収まるように、粉末が燃焼
室に同軸的に供給される。また空気も環状に流れるが、
この流れは燃焼室の壁面に沿うように燃焼ガスの環状の
流れの外側に同軸的に噴射される。そして加熱された粉
末を伴う溶射流れが、燃焼室の開口端部から出るように
なっている。A short nozzle spraying device for high speed spraying is disclosed in US Pat. No. 4,865,252 (Rotoli;
co et al.). In this device, the combustion gas flows annularly and the powder is fed coaxially into the combustion chamber so that it is contained inside the flow. Air also flows in a ring,
This flow is coaxially injected outside the annular flow of combustion gas along the wall of the combustion chamber. A thermal spray stream with heated powder exits the open end of the combustion chamber.
【0006】ロトリコ;Rotolico特許の装置において
は、さらに圧縮空気の環状の内部の流れが、可燃混合物
と軸方向の粉末/キャリヤーガスの間で、ノズルから同
軸的に燃焼室に噴射される。Rotolico特許に基づく装置
では、軸方向の粉末の供給と環状の内部の流れがあるの
で、ガスキャップの内部に積層する物質が最小となって
高品質の金属コーティングやカーバイドコーティングを
製造するのに、極めて有用である。In the device of the Rotorico patent, a further annular internal flow of compressed air is injected coaxially from the nozzle into the combustion chamber between the combustible mixture and the axial powder / carrier gas. The equipment based on the Rotolico patent has an axial powder feed and an annular internal flow that minimizes the material deposited inside the gas cap to produce high quality metal and carbide coatings. Extremely useful.
【0007】高速度酸素燃料;high velocity oxygen-f
uel(HVOF)溶射は、酸素含有量が低い金属やカーバイ
ドの高密度コーティングを行うにはとりわけ有利であ
る。このHVOFについてセラミック溶射に用いたものが、
いくつか開示されているが(例えば、前述の米国特許
4、416、421号)、実際の高速度燃焼プロセスで
は、耐火性酸素セラミック粉末粒子については十分に溶
融されることあるいは加熱軟化されることが必要である
のに、加熱が満足に行えなかった。その結果付着効率が
低くなり、従来の溶射プロセスに比べてもコーティング
品質があまり改善できなかった。High velocity oxygen-f
uel (HVOF) spraying is particularly advantageous for high density coatings of metals and carbides with low oxygen content. This HVOF used for ceramic spraying is
Although some have been disclosed (e.g., U.S. Pat. No. 4,416,421, cited above), in actual high velocity combustion processes, refractory oxygen ceramic powder particles are either sufficiently melted or heat softened. However, the heating could not be performed satisfactorily. As a result, the deposition efficiency was low, and the coating quality could not be improved much compared to the conventional thermal spraying process.
【0008】酸化アルミニウム(アルミナ)は、例えば
電気的絶縁性のコーティング層を製造するような溶射プ
ロセスに有用な耐火性の酸化物として、典型的なもので
ある。低速度燃焼溶射で十分な実際のプロセスも多少あ
るものの、この酸化物を用いたプラズマ溶射も酸化アル
ミニウムの高品質コーティングのために行われている。
しかしこの場合、基板上の溶射粒子の急速冷却のため
に、アルミナのアルファ相が低下し準安定ガンマー相が
大部分を占める状態、例えば80から85%のガンマー
になり、このようなコーティングでは絶縁耐力は12か
ら20volts/micronの範囲となってしまう。そこで安定
アルファー相がより高いコーティング、つま り絶縁耐
力がより高いコーティングが望まれる。Aluminum oxide (alumina) is typical of refractory oxides useful in thermal spray processes, such as producing electrically insulating coating layers. Plasma spraying with this oxide has also been done for high quality coatings of aluminum oxide, although there are some practical processes where low velocity combustion spraying is sufficient.
However, in this case, due to the rapid cooling of the sprayed particles on the substrate, the alpha phase of the alumina is reduced and the metastable gamma phase becomes predominant, eg 80 to 85% gamma, and such coatings provide insulation. The yield strength will be in the range of 12 to 20 volts / micron. Therefore, a coating with a higher stable alpha phase, that is, a coating with a higher dielectric strength is desired.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題および解決手段】本発明
の目的は、酸化セラミック粉末を溶射し、高密度で粘着
力の強いセラミックコーティングを製造するための改良
された溶射ガンを提供することである。さらに別の目的
は、改良された高速度酸素燃料溶射ガンを提供すること
である。また別の目的は、高密度で粘着力の強い酸化セ
ラミックコーティング、特に酸化アルミニウムコーティ
ングを製造する改良された方法を提供することである。
さらにまた別の目的は、高密度で粘着力の強い酸化セラ
ミックコーティング、特にアルファー相の増大した酸化
アルミニウムコーティングを施された金属基板を含む新
規な部品を提供することである。さらに加えて、絶縁破
壊強さの高い酸化アルミニウムコーティングを提供する
ことも、目的となる。他の目的は以下に続く説明から明
らかとなろう。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved spray gun for spraying oxide ceramic powders to produce high density, tacky ceramic coatings. . Yet another object is to provide an improved high velocity oxyfuel spray gun. Yet another object is to provide an improved method for producing high density, tacky oxide ceramic coatings, especially aluminum oxide coatings.
Yet another object is to provide a novel component comprising a metal substrate provided with a dense and tacky oxide ceramic coating, especially an aluminum oxide coating with increased alpha phase. In addition, it is also an object to provide an aluminum oxide coating with high dielectric breakdown strength. Other purposes will be apparent from the description that follows.
【0010】以上および他の目的の少なくとも一部は、
ノズル部材を含む溶射ガンによって達成される。このノ
ズル部材はキャリヤーガス中の加熱易溶酸化セラミック
の粉末流を移動させるために用いられる軸導管を備え、
この軸導管はノズルフェースで終わって半径方向に分岐
された複数のオリフィスとなるように構成されている。
ガスキャップがノズル部材から延長し、一方の端部が開
口し反対側の端部がノズルフェースによって固定された
燃焼室を成し、この燃焼室は分岐されたオリフィスから
粉末流を受け入れるように構成されている。可燃混合物
の環状流れをノズル部材から、分岐されたオリフィスか
ら出た粉末流に対して近接しかつ半径方向で外側に、同
軸的に燃焼室に噴射する。このようにして、可燃混合物
の燃焼により、粉末流が可燃混合物に直接混入できるよ
うになる。圧縮されたガスは、ガスキャップ壁面に近接
して、可燃混合物の環状流れの半径方向の外側に噴出す
る。それによって、セラミックを含有する溶射流は開口
端部を通って推進される。At least some of these and other objectives,
This is accomplished by a spray gun that includes a nozzle member. The nozzle member comprises an axial conduit used to move a powder stream of a heat fusible oxide ceramic in a carrier gas,
The axial conduit is configured with a plurality of radially divergent orifices ending at the nozzle face.
A gas cap extends from the nozzle member with one end open and the opposite end defining a combustion chamber secured by a nozzle face, the combustion chamber configured to receive a powder stream from a diverged orifice. Has been done. An annular stream of combustible mixture is injected coaxially into the combustion chamber from a nozzle member, proximate to and radially outward from the powder stream exiting the branched orifice. In this way, the combustion of the combustible mixture allows the powder stream to be incorporated directly into the combustible mixture. The compressed gas is ejected near the wall of the gas cap and radially outward of the annular flow of combustible mixture. Thereby, the ceramic-containing spray stream is propelled through the open ends.
【0011】本発明の目的はまた、本発明の溶射ガンを
使用する方法によっても達成される。The objects of the invention are also achieved by a method of using the spray gun of the invention.
【0012】この溶射ガンは、ノズルフェースで終わっ
て半径方向に分岐された複数のオリフィスとなるように
構成されている軸導管を備えたノズル部材、および、一
方の端部が開口し反対側の端部が前記ノズルフェースに
よって固定された燃焼室を構成するノズル部材から延長
したガスキャップを含む。この方法によれば、第一に燃
焼ガスと酸素の可燃混合物の環状流れを、ノズル部材か
ら、同軸的に燃焼室に噴射させ、可燃混合物を燃焼室で
燃焼させる。キャリヤーガス中の加熱易溶酸化セラミッ
クの粉末流を、軸導管と分岐されたオリフィスを通っ
て、粉末流を燃焼混合物に直接混入できるように可燃混
合物の環状流れに対して近接し半径方向の内側で、燃焼
室に移動させる。圧縮された非燃焼ガスの環状外側流れ
を、円筒壁面付近に可燃混合物の環状流れに対して半径
方向で外側に噴出させ、それによって酸化セラミックを
含有する溶射流が開口端部を通って推進する。溶射流は
基板に向かい、高密度で粘着力の強い酸化セラミックコ
ーティングを製造する。溶射流が音速あるいは超音速と
なるように、燃焼室内の圧力を気圧より少なくとも2バ
ール高くして可燃混合物の環状流れを噴出させると好ま
しい。The thermal spray gun comprises a nozzle member having an axial conduit configured to terminate in a nozzle face into a plurality of radially branched orifices, and an open end at one end. It includes a gas cap extending from a nozzle member that forms a combustion chamber whose end is fixed by the nozzle face. According to this method, first, the annular flow of the combustible mixture of combustion gas and oxygen is coaxially injected from the nozzle member into the combustion chamber, and the combustible mixture is burned in the combustion chamber. A powder stream of a heat fusible oxide ceramic in a carrier gas is passed through an orifice diverged from an axial conduit and is radially inwardly close to the annular stream of the combustible mixture so that the powder stream can be mixed directly into the combustion mixture. Then, move it to the combustion chamber. An annular outer flow of compressed, non-combustible gas is ejected radially outwardly of the annular flow of combustible mixture near the cylindrical wall surface, thereby propelling a thermal spray stream containing oxide ceramics through the open ends. . The thermal spray stream is directed toward the substrate, producing a dense, adherent oxide ceramic coating. Preferably, the pressure in the combustion chamber is increased by at least 2 bar above atmospheric pressure to eject an annular flow of the combustible mixture so that the thermal spray flow is sonic or supersonic.
【0013】好適な酸化セラミックとしては、耐火性の
酸化物、最も好ましいのは酸化アルミニウムである。し
たがって、高密度で粘着力の強い酸化セラミックを前述
の方法でコーティングした金属基板を含む部品を製造す
ることもできる。この酸化アルミニウムコーティングは
少なくとも25%のアルファー相を含み、少なくとも2
5volts/micronの絶縁破壊強さを特性として示す。The preferred oxide ceramic is a refractory oxide, most preferably aluminum oxide. Therefore, it is possible to manufacture a component including a metal substrate coated with a high-density and highly-adhesive oxide ceramic by the above-described method. The aluminum oxide coating contains at least 25% alpha phase and at least 2
The dielectric breakdown strength of 5 volts / micron is shown as a characteristic.
【0014】[0014]
【実施例】本発明を実施するための装置の一例が図1に
描かれている。溶射ガン10は、ガスキャップ14とし
ての管部材を上に取付けたガスヘッド12、燃料、酸
素、および空気をガスヘッドに供給するためのバルブ部
分16、およびハンドル17を有する。バルブ部分16
は、燃料ガスのためのホース取付け部18、酸素のため
のホース取付け部19、および空気のためのホース取付
け部20を有する。この三つの取付け部は燃料源21、
酸素源22、および空気源24にそれぞれ接続されてい
る。円筒バルブ26内の各オリフィス25はそれぞれの
ガスを、取付け部からガンに制御する。バルブとその関
連構成物には、一組のバルブレバー27と、各ガス流れ
部分のためのプランジャー28、ばね29、およびオー
リング30を含むシーリング手段が、含まれる。DETAILED DESCRIPTION An example of an apparatus for practicing the present invention is depicted in FIG. The thermal spray gun 10 has a gas head 12 having a tube member mounted thereon as a gas cap 14, a valve portion 16 for supplying fuel, oxygen, and air to the gas head, and a handle 17. Valve part 16
Has a hose mount 18 for fuel gas, a hose mount 19 for oxygen, and a hose mount 20 for air. These three attachment parts are the fuel source 21,
It is connected to the oxygen source 22 and the air source 24, respectively. Each orifice 25 in the cylindrical valve 26 controls a respective gas from the mount to the gun. The valve and its associated components include a set of valve levers 27 and sealing means including a plunger 28 for each gas flow portion, a spring 29, and an O-ring 30.
【0015】円筒状のサイフォンプラグ31がガスヘッ
ド12の対応する中空部に取付けられ、そこに取付けら
れた複数のオーリング32が気密性を維持する。このサ
イフォンプラグには中央通路34を有する管33が備え
られている。サイフォンプラグはさらに、その内部に環
状溝35ともうひとつの環状溝36を、複数の内部接続
通路38(図示したのは2本)と共に有している。図1
に示されたように円筒バルブ26が開位置にあるとき
は、酸素はホース40によってそのホース取付け部19
および円筒バルブ26を介して通路42を通って、そこ
から環状溝35および内部接続通路38に流れる。同様
の構成で、燃料ガスは、燃料源21とホース46からそ
のホース取付け部18、円筒バルブ26、および通路4
8を介して溝36に流れ、酸素と混合され、可燃混合物
として通路38と一直線状につながる通路50を介して
環状溝52に流れる。環状溝52により、この可燃混合
物は、ノズル部材54の後方に複数のアーチ状に配列さ
れた通路53に供給される。A cylindrical siphon plug 31 is attached to a corresponding hollow portion of the gas head 12, and a plurality of O-rings 32 attached thereto maintain airtightness. The siphon plug is equipped with a tube 33 having a central passage 34. The siphon plug further has an annular groove 35 and another annular groove 36 therein with a plurality of internal connection passages 38 (two shown). Figure 1
When the cylindrical valve 26 is in the open position as shown in FIG.
And through the passageway 42 through the cylindrical valve 26 and from there to the annular groove 35 and the internal connection passageway 38. In a similar configuration, fuel gas flows from the fuel source 21 and hose 46 to its hose mount 18, cylindrical valve 26, and passage 4.
8 into the groove 36, is mixed with oxygen and flows as a combustible mixture into the annular groove 52 via a passage 50 which is in straight line with the passage 38. Due to the annular groove 52, this combustible mixture is supplied to the passages 53 arranged in a plurality of arches behind the nozzle member 54.
【0016】詳細を示すために図2を参照すると、ノズ
ル部材54は、管の内側部分55と管の外側部分56
で、うまく構成されている。(この説明および請求項の
なかで用いられている「内側」とは軸に近い方を指し、
「外側」とは軸から遠い方を指している。また、「前
方」あるいは「前方に向かって」というのはガンの開口
端部に向かって近づく方を指し、「後方」あるいは「後
方に向かって」というのはその逆の方を指す。)外側部
分56は外側の環状オリフィス手段を構成し、このオリ
フィス手段によって可燃燃焼混合物の環状流れは燃焼室
に噴射される。オリフィス手段が前方に環状開口部57
を備え、その半径方向に内向いた側面に内側部分の外側
壁面58が結合している状態であると好ましい。通路5
3から環状開口部に導かれるオリフィスシステムとして
は、アーチ状に離れて配置された複数のオリフィスで
も、環状オリフィス59でもよい。Referring to FIG. 2 for details, the nozzle member 54 includes an inner tube portion 55 and an outer tube portion 56.
Well organized. (The term "inside" as used in this description and claims refers to the one closer to the axis,
"Outside" refers to the side away from the axis. Also, "forward" or "forward" refers to the direction toward the open end of the gun, and "rearward" or "backward" refers to the opposite. The outer portion 56 defines outer annular orifice means by which the annular flow of combustible combustion mixture is injected into the combustion chamber. The orifice means has an annular opening 57 at the front.
It is preferable that the outer wall surface 58 of the inner portion is coupled to the radially inwardly facing side surface. Passage 5
The orifice system guided from 3 to the annular opening may be a plurality of arcuately spaced orifices or an annular orifice 59.
【0017】並んだ環状溝52から流れる可燃混合物
は、こうして一つのオリフィス(あるいは複数のオリフ
ィスあるいは一つの環)59を通って環状流れを生成
し、環状開口部57で点火する。ノズルナット60はガ
スヘッド12上で、バーナーノズル54とサイフォンプ
ラグ31を支えている。さらに、2箇所でオーリング6
1がノズル54とサイフォンプラグ31の間に従来通り
に据え付けられ、気密性をもたらしている。バーナーノ
ズル54はガスキャップ14まで延長し、ガスキャップ
14自体はねじ式のリテーナリング64によって正しい
位置に支持されさらにこのノズルより前方へ延びてい
る。The combustible mixture flowing from the aligned annular grooves 52 thus creates an annular flow through one orifice (or multiple orifices or an annulus) 59 and ignites in the annular opening 57. The nozzle nut 60 supports the burner nozzle 54 and the siphon plug 31 on the gas head 12. In addition, 6 O-rings at 2 locations
1 is conventionally installed between the nozzle 54 and the siphon plug 31 to provide hermeticity. The burner nozzle 54 extends to the gas cap 14, which itself is supported in position by a threaded retainer ring 64 and extends forward from the nozzle.
【0018】ノズル部材54はまた、キャリヤーガス中
の粉末用に、管33より前方に延びる軸導管62を備え
ている。この軸導管は図3にも示されているようにノズ
ルフェースのところが端部となって、それから半径方向
に分岐された複数のオリフィス65になる。この態様で
は、四つの(図2ではその内の二つが図示されている)
分岐されたオリフィスを使用している。オリフィスの数
は厳密に決められていないが、2から8個で十分であ
る。オリフィスは、軸63に対して10から30度、例
えば23度の角度をもってアーチ型に配列されていると
好ましい。可燃混合物が分岐されたオリフィスからでた
粉末流に近接し、分岐された粉末流が可燃混合物に直接
混入できるようにするために、可燃混合物用の外側の環
状オリフィス59あるいはリング状になった複数のオリ
フィスは、分岐されたオリフィスに近接していなければ
ならない。The nozzle member 54 also includes an axial conduit 62 extending forward of the tube 33 for powder in the carrier gas. The axial conduit terminates at the nozzle face, as also shown in FIG. 3, and then becomes a plurality of radially branched orifices 65. In this embodiment, four (two of which are shown in FIG. 2)
It uses a branched orifice. The number of orifices is not strictly determined, but 2 to 8 is sufficient. The orifices are preferably arranged in an arch with an angle of 10 to 30 degrees, for example 23 degrees, with respect to the axis 63. An outer annular orifice 59 for the combustible mixture or a plurality of rings in order to allow the combustible mixture to be in close proximity to the powder stream exiting the branched orifice and to mix the branched powder stream directly into the combustible mixture. The orifices in the must be in close proximity to the branched orifices.
【0019】斜め方向の通路(図示せず)が管33から
粉末用接続部75まで後方に延びている。したがって、
キャリヤーホース66および中央孔(軸導管)62は粉
末供給器67からの粉末を受け入れられるようになって
いる。この粉末は、供給ホース66によって、圧縮ガス
源68からの圧縮空気のようなキャリヤーガス内に取り
込まれている。粉末供給器67は、キャリヤーガスを十
分な高圧で配分でき、ガン10内の燃焼室82に提供で
きるものであれば、従来のタイプあるいは適切なタイプ
のものでよい。An oblique passage (not shown) extends rearwardly from the tube 33 to the powder connection 75. Therefore,
The carrier hose 66 and the central bore (axial conduit) 62 are adapted to receive powder from a powder feeder 67. The powder is entrained by a supply hose 66 into a carrier gas such as compressed air from a compressed gas source 68. The powder feeder 67 may be of conventional or suitable type as long as it can distribute the carrier gas at a sufficiently high pressure and provide it to the combustion chamber 82 within the gun 10.
【0020】空気または他の非燃焼ガスは、空気源24
とホース69からそのホース取付け部20、円筒バルブ
26、および通路70を通って、リテーナリング64の
内部のスペース71まで流れる。ノズルナット60の横
断方向の開口部72は、ガスキャップ14内の円筒状燃
焼室82によって、スペース71と連通しており、空気
が外側鞘として横断方向の開口部72を介してスペース
71から流れるようになっている。空気はさらにノズル
54の外側表面と円筒壁面86との間の環状スロット8
4を通る。円筒壁面86は内向きに面して燃焼室82を
成し、またスロット84を前方に進むと燃焼室に出る。
この流れはさらに内側流れと混合する環状外側流れとし
て、燃焼室82を通って、ガスキャップ14内の開口端
部88のところで開口チャネルからでる。燃焼室82は
その反対側の後方端部でノズル54のフェース89に固
定されている。Air or other non-combustible gas is supplied by the air source 24.
From the hose 69 through the hose mount 20, the cylindrical valve 26, and the passage 70 to the space 71 inside the retainer ring 64. The transverse opening 72 of the nozzle nut 60 is in communication with the space 71 by the cylindrical combustion chamber 82 in the gas cap 14, and air flows from the space 71 as an outer sheath through the transverse opening 72. It is like this. The air also has an annular slot 8 between the outer surface of the nozzle 54 and the cylindrical wall surface 86.
Pass 4. The cylindrical wall surface 86 faces inwardly to form the combustion chamber 82, and when it goes forward through the slot 84, it exits into the combustion chamber.
This flow exits the open channel at the open end 88 in the gas cap 14 through the combustion chamber 82 as an annular outer flow that also mixes with the inner flow. The combustion chamber 82 is fixed to the face 89 of the nozzle 54 at the rear end portion on the opposite side.
【0021】燃焼室の円筒壁面86の少なくとも外側端
部が軸に対してある角度をもってノズルから前方に先細
る方向に傾いていると好ましく、その角度が2度から1
0度の間、例えば5度であるのが最も好ましい。スロッ
ト84のところでも、燃焼室の円筒壁面86が軸に対し
てある角度をもってノズルから前方に先細る方向に傾い
ていると好ましく、その角度が12度から16度の間、
例えば14.5度であるのが最も好ましい。さらにスロ
ット84は、環状の空気流れが適切にできるように、例
えば燃焼室の奥行き102と同等ぐらいの十分な距離、
少なくともこの奥行き102の半分以上の距離をもって
いなければならない。It is preferable that at least the outer end of the cylindrical wall surface 86 of the combustion chamber is inclined in a direction tapering forward from the nozzle at an angle with respect to the axis, and the angle is from 2 degrees to 1 degree.
Most preferably it is between 0 degrees, for example 5 degrees. Also at the slot 84, it is preferable that the cylindrical wall surface 86 of the combustion chamber be inclined forward from the nozzle at an angle with respect to the axis, and the angle is between 12 degrees and 16 degrees,
Most preferably, for example, 14.5 degrees. In addition, the slot 84 provides a sufficient distance for the annular air flow to be adequate, for example as long as the depth 102 of the combustion chamber.
The distance must be at least half the depth 102 or more.
【0022】また、円筒バルブ26で点火位置に通気孔
が配列されていて、さらに円筒バルブ26に空気孔90
があるので、点火のために空気を流すことができるよう
になっている。また、逆火を起こさずにこのような点火
を可能とするためには、前述の角度や距離が重要な要素
となる。(空気孔90と同様に、円筒バルブ26の酸素
や燃料の点火用に通気孔があるが、図示されていな
い。) ガスヘッド12において、中央孔(軸導管)62の直径
を2.0mmにした場合、ガスキャップの開口端部88の
ノズルのフェースからの距離(奥行き102)は0.9
5cmとなる。つまり粉末の取り込みも行う燃焼室82は
比較的短く、一般的に開口端部88の直径の1から2倍
の長さである。Further, ventilation holes are arranged at the ignition position in the cylindrical valve 26, and air holes 90 are formed in the cylindrical valve 26.
There is so that air can flow for ignition. Further, in order to enable such ignition without causing flashback, the angle and distance described above are important factors. (Similar to the air hole 90, there is a vent hole for ignition of oxygen and fuel of the cylindrical valve 26, but not shown.) In the gas head 12, the diameter of the central hole (axial conduit) 62 is set to 2.0 mm. In this case, the distance (depth 102) from the nozzle face of the opening end 88 of the gas cap is 0.9.
It will be 5 cm. That is, the combustion chamber 82, which also takes in the powder, is relatively short, typically 1 to 2 times the diameter of the open end 88.
【0023】ガスのそれぞれの円筒燃焼室への供給は、
例えば大気圧より少なくとも2bar(30psi)高い、十
分な高圧で行われるべきである。スパーク装置のような
もので、従来通りに点火され、燃焼ガスと空気の混合物
が、粉末を取り込んだ音速の(チョークの)あるいは超
音速の流れとして、開口端部から出るようになる。燃焼
熱は粉末材に対して、加熱溶融あるいは少なくとも加熱
軟化を行い、基板上にコーティングを付着させる。また
この際、衝撃波光輝が観察される。この流れは膨張下に
あるので、ノズル出口を膨張タイプのものにしなくて
も、超音速の流れは得られる。The supply of gas to each cylindrical combustion chamber is
It should be carried out at a sufficiently high pressure, for example at least 2 bar (30 psi) above atmospheric pressure. It is like a spark device and is conventionally ignited so that a mixture of combustion gas and air exits the open end as a powder-loaded sonic (choke) or supersonic stream. The heat of combustion heats or melts or at least heats and softens the powder material to deposit the coating on the substrate. At this time, shock wave brilliance is observed. Since this flow is under expansion, supersonic flow can be obtained without making the nozzle outlet of the expansion type.
【0024】燃焼ガスは、プロパンあるいは水素などで
よいが、プロピレンガス、あるいはメチルアセチレン−
プロパジエン(MPS)が好ましい。これらの好ましいガ
スを用いると、逆火をおこすこともなく、かなり高速の
溶射流および優れたコーティングが達成できる。例え
ば、およそ7kg/cm2ゲージ圧(大気圧をゼロとしてその
差で表した圧力)でプロピレンあるいはMPS、10kg/cm
2で酸素、および5.6kg/cm2で空気をガンに導入する
と、粉末流のない状態で、少なくとも8つの衝撃波光輝
が溶射流のなかに容易に観察できた。The combustion gas may be propane, hydrogen or the like, but propylene gas or methylacetylene-
Propadiene (MPS) is preferred. With these preferred gases, fairly fast spray streams and excellent coatings can be achieved without flashback. For example, about 7 kg / cm 2 gauge pressure (pressure expressed as the difference with atmospheric pressure as zero), propylene or MPS, 10 kg / cm
When oxygen was introduced at 2 and air at 5.6 kg / cm 2 into the gun, at least 8 shock wave radiances could be readily observed in the spray stream without powder flow.
【0025】本発明は、一般的に粒度分布が1から30
micronsの加熱可融酸化セラミック粉末を用いて行うの
が好ましく、粒度分布が5から20micronsであると一
層有利である。適切な溶射酸化物としては、酸化アルミ
ニウム、二酸化チタニウム、そしてアルミナ−チタニア
の合成物がある。The present invention generally has a particle size distribution of 1 to 30.
It is preferable to use a heat-fusible oxide ceramic powder of microns, more preferably a particle size distribution of 5 to 20 microns. Suitable spray oxides include aluminum oxide, titanium dioxide, and alumina-titania composites.
【0026】高純度酸化アルミニウム(Al2O3)を用
いるととりわけ好ましい。この溶射物のコーティングは
ラインインターセプト法で測定して0.25%以下の空
隙率(porosity)となり、従来のコーティングと比較す
ると15%以下だったアルファー相だが、このコーティ
ングでは少なくとも25%になる。さらにまた、このよ
うなコーティングは絶縁破壊強さが少なくとも28volt
s/micronになる。絶縁破壊強さがこれより低いと、この
高純度酸化アルミニウムの場合ばかりでなく他の酸化物
においてもそのコーティングは、HVOFコーティングの典
型的な断面構造である積層されたレンズ形粒体、つまり
高速度で溶融、溶射され平面化した粉末粒子になってし
まう。It is particularly preferable to use high-purity aluminum oxide (Al2O3). This thermal spray coating has a porosity of less than 0.25% as measured by the line intercept method, which is less than 15% alpha phase compared to conventional coatings, but at least 25% with this coating. Furthermore, such coatings have a breakdown strength of at least 28 volt.
Become s / micron. At lower dielectric breakdown strength, the coating, not only in this high-purity aluminum oxide, but also in other oxides, has a typical cross-sectional structure of HVOF coatings: laminated lens-shaped grains, i.e. It is melted and sprayed at a speed and becomes flat powder particles.
【0027】具体的な態様を以下に述べる。A specific mode will be described below.
【0028】2.5から3.2kg/cm2(35から45ps
ig)の気圧で177から590グリットのアルミナを用
いたライトグリットブラストによって、平面的な銅基板
が製造された。粒度分布が20から5micronsの99%
の高純度酸化アルミニウム粉末を、図1から3を参考に
した上記の好適な装置で、溶射した。9.4kg/cm2(1
35psig)で300l/min(633scfh)の酸素、4.
5kg/cm2(65psig)で97l/min(206scfh)の燃
焼ガス、そして5.2kg/cm2(75psig)で328l/mi
n(694scfh)の空気をそれぞれ供給した。高圧の粉
末供給器は、本発明の譲受人の米国特許4、900、1
99号に開示され、パーキンエルマー;Perkin-Elmer社
によってメテュコ(Metco、商標名)型DJB(商標名)粉
末供給器として市販されているものが使用された。この
供給器により、8.8kg/cm2(125psig)で12l/mi
n(25scfh)の窒素キャリヤーで、粉末を23gm/min
(3lbs/hr)供給した。溶射距離は13cmで移動速度は
4.5m/minであった。生じたコーティングは従来通り
に微粒化され250から300micronsの厚さになっ
た。2.5 to 3.2 kg / cm 2 (35 to 45 ps
A planar copper substrate was produced by light grit blasting with 177 to 590 grit alumina at ig) atmospheric pressure. 99% with a particle size distribution of 20 to 5 microns
The high-purity aluminum oxide powder of 1. was sprayed by the above-mentioned suitable apparatus with reference to FIGS. 9.4kg / cm 2 (1
3. 300 l / min (633 scfh) oxygen at 35 psig),
Combustion gas 5 kg / cm 2 at (65psig) 97l / min (206scfh ) and 328L / mi at 5.2kg / cm 2 (75psig),
n (694 scfh) of air was supplied respectively. A high pressure powder feeder is disclosed in the assignee of the present invention, US Pat.
No. 99, and was marketed by the Perkin-Elmer company as the DJB ™ powder feeder of the Metco ™ brand. With this feeder, 12 l / mi at 8.8 kg / cm 2 (125 psig)
23gm / min powder with n (25scfh) nitrogen carrier
(3 lbs / hr) was supplied. The spraying distance was 13 cm and the moving speed was 4.5 m / min. The resulting coating was conventionally atomized to a thickness of 250 to 300 microns.
【0029】エックス線で分析したところ、20%のア
ルファー相と80%のガンマー相を含む従来のプラズマ
溶射コーティングと比較して、本発明のコーティングは
35%のアルファー相、55%のエタ相、および7.4
%のベータ相を含んでいた。When analyzed by X-ray, the coating of the present invention, compared to a conventional plasma spray coating containing 20% alpha phase and 80% gamma phase, contained 35% alpha phase, 55% eta phase, and 7.4
% Beta phase.
【0030】絶縁性破壊強さを従来の単純な方法で測定
した。この従来方法とは、電極をコーティング表面に接
触させプローブと基板の間に電圧をかけるものである。
破壊がおきるまで電圧を加えて増大させていった。これ
は表面上の5箇所で繰り返された。破壊強さはコーティ
ング厚みに対して、典型的な破壊強さである12から2
0volts/micronと比較して、30から40volts/micron
の範囲内になった。Dielectric breakdown strength was measured by a conventional simple method. This conventional method involves contacting the electrodes with the coating surface and applying a voltage between the probe and the substrate.
Voltage was applied and increased until destruction occurred. This was repeated at 5 points on the surface. Fracture strength is typically 2 to 2 with respect to coating thickness
30 to 40 volts / micron compared to 0 volts / micron
Became within the range.
【0031】特定の態様を参照しながら本発明を詳しく
述べてきたが、当業者が、本発明の精神の範囲内および
添付した請求項の範囲内に収まる種々の変更修正を行え
ることは明らかであろう。つまり、本発明は添付された
請求項およびそれらと内容的に同一のものによって限定
されるだけであって、特定の態様に限定されるものでは
ない。Although the present invention has been described in detail with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the spirit of the invention and the scope of the appended claims. Ah That is, the invention is limited only by the appended claims and the same content as the claims, and is not limited to the specific embodiments.
【0032】[0032]
【発明の効果】粉末流の取り込み不足のおそれもなく、
均一で十分な加熱が行えるので、高密度で粘着力の強い
セラミックコーティングが効率よくできる。EFFECT OF THE INVENTION There is no fear of insufficient intake of powder flow,
Since uniform and sufficient heating can be performed, high density and highly adherent ceramic coating can be efficiently performed.
【0033】高速度酸素燃料;high velocity oxygen-f
uel(HVOF)溶射プロセスにおいて、粉末粒子の加熱が
十分に行えるため、付着効率が高くなり、従来のプロセ
スに比べてコーティング品質が改善できた。High velocity oxygen-f
In the uel (HVOF) thermal spraying process, the powder particles can be heated sufficiently, resulting in higher deposition efficiency and improved coating quality compared to conventional processes.
【0034】酸化アルミニウム(アルミナ)を用いたプ
ラズマ溶射の場合も含めて、製造されたコーティングに
おいて、アルファ相の割合が高く、高い絶縁破壊強さが
得られる。In the coatings produced, including the case of plasma spraying with aluminum oxide (alumina), the proportion of the alpha phase is high and a high breakdown strength is obtained.
【0035】燃焼室の構造を工夫して逆火の起こらない
溶射を可能とした。By devising the structure of the combustion chamber, it is possible to perform spraying without flashback.
【図1】本発明の溶射ガンの縦断面図。FIG. 1 is a vertical sectional view of a thermal spray gun of the present invention.
【図2】図1の前方端部の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a front end portion of FIG.
【図3】図2の線3−3についての断面図。3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
10 溶射ガン、 12 ガスヘッド、 14 ガスキ
ャップ、 16 バルブ部分、 17 ハンドル、 1
8、19、20 ホース取付け部、 21 燃料源、
22 酸素源、 24 空気源、 25 オリフィス、
26 円筒バルブ、 27 バルブレバー、 28
プランジャー、 29 ばね、 30オーリング、 3
1 サイフォンプラグ、 32 オーリング、 33
管、34 中央通路、 35、36 環状溝、 38
内部接続通路、 40 ホース、 42 通路、 46
ホース、 48 通路、 50 通路、 52 環状
溝、 53 通路、 54 ノズル部材、 55 管の
内側部分、 56 管の外側部分、 57 環状開口
部、 58 外側壁面、 59 環状オリフィス、 6
0 ノズルナット、 61 オーリング、 62 軸導
管(中央孔)、63 軸、 64 リテーナリング、
65 分岐されたオリフィス、 66供給ホース、 6
7 粉末供給器、 68 圧縮ガス源、 69 ホー
ス、 70 通路、 71 スペース、 72 横断方
向の開口部、 75 粉末用接続部、 82 燃焼室、
84 環状スロット、 86 燃焼室円筒壁面、 8
8開口端部、 89 ノズルフェース、 90 空気
孔、 102 燃焼室奥行き10 spray gun, 12 gas head, 14 gas cap, 16 valve part, 17 handle, 1
8, 19, 20 Hose attachment part, 21 Fuel source,
22 oxygen source, 24 air source, 25 orifice,
26 cylindrical valve, 27 valve lever, 28
Plunger, 29 springs, 30 O-rings, 3
1 Siphon plug, 32 O-ring, 33
Pipe, 34 central passage, 35, 36 annular groove, 38
Internal connection passage, 40 hose, 42 passage, 46
Hose, 48 passage, 50 passage, 52 annular groove, 53 passage, 54 nozzle member, 55 pipe inner portion, 56 pipe outer portion, 57 annular opening portion, 58 outer wall surface, 59 annular orifice, 6
0 nozzle nut, 61 O-ring, 62 shaft conduit (center hole), 63 shaft, 64 retainer ring,
65 branched orifice, 66 supply hose, 6
7 powder feeder, 68 compressed gas source, 69 hose, 70 passage, 71 space, 72 transverse opening, 75 powder connection, 82 combustion chamber,
84 annular slot, 86 combustion chamber cylindrical wall surface, 8
8 open ends, 89 nozzle face, 90 air holes, 102 combustion chamber depth
Claims (24)
で粘着力の強いセラミックコーティングを製造するため
の溶射ガンにおいて:ノズルフェースと軸導管を備え
て、この軸導管がノズルフェースで終わって半径方向に
分岐された複数のオリフィスとなるように構成されてい
る、キャリヤーガス中の加熱易溶粉末の粉末流を移動さ
せるために用いられるノズル部材;円筒壁面を有し、こ
の円筒壁面が内向きに面して構成する燃焼室の一方の端
部が開口し反対側の端部が前記ノズルフェースによって
固定され、燃焼室が前記分岐されたオリフィスから粉末
流を受け入れるように構成されている、前記ノズル部材
から延長するガスキャップ;燃焼ガスと酸素の可燃混合
物の環状流れを、前記ノズル部材から、前記分岐された
オリフィスから出た粉末流に対して近接しかつ半径方向
で外側に、同軸的に燃焼室に噴射させ、可燃混合物の燃
焼によって、粉末流が可燃混合物に直接混入できるよう
に構成されている、可燃ガス噴射手段;および圧縮され
た非燃焼ガスの環状外側流れを、円筒壁面付近に前記可
燃混合物の流れに対して半径方向で外側に噴射させ、そ
れによってセラミックを含有する溶射流が前記開口端部
を通って推進されるように構成されている、外側ガス噴
射手段を含むことを特徴とする溶射ガン。1. In a thermal spray gun for spraying oxide ceramic powder to produce a dense and cohesive ceramic coating: a nozzle face and an axial conduit, the axial conduit ending at the nozzle face and a radius. Nozzle member used to move the powder stream of the easily heated powder in the carrier gas, which is configured to have a plurality of orifices branched in a direction; The one end of the combustion chamber configured to face to is open and the opposite end is fixed by the nozzle face, and the combustion chamber is configured to receive the powder flow from the branched orifice. A gas cap extending from the nozzle member; a powder of an annular flow of a combustible mixture of combustion gas and oxygen exiting the nozzle member from the branched orifice. A combustible gas injection means, which is arranged in close proximity to the end stream and radially outwardly and coaxially injected into the combustion chamber so that the combustion of the combustible mixture allows the powder stream to enter directly into the combustible mixture; and An annular outer flow of compressed, non-combustible gas is injected radially outward relative to the flow of the combustible mixture near a cylindrical wall surface, whereby a spray stream containing ceramic is propelled through the open end. A thermal spray gun including outer gas injection means configured to:
10度から30度の角度で分岐している請求項1記載の
溶射ガン。2. The thermal spray gun according to claim 1, wherein the branched orifice is branched at an angle of 10 to 30 degrees with respect to the axis.
ィスが2から8個である請求項1記載の溶射ガン。3. The thermal spray gun according to claim 1, wherein the plurality of radially branched orifices are 2 to 8.
環状流れを噴射させるときに、燃焼室内の圧力を気圧よ
り少なくとも2バール高くして溶射流が音速あるいは超
音速となるように構成された請求項1記載の溶射ガン。4. The combustible gas injection means is configured such that, when injecting an annular flow of a combustible mixture, the pressure in the combustion chamber is at least 2 bar higher than atmospheric pressure so that the spray flow becomes sonic velocity or supersonic velocity. The thermal spray gun according to claim 1.
の溶射ガン。5. The thermal spray gun according to claim 1, wherein the combustion chamber is tapered forward.
環状流れをノズルフェースの円周位置から燃焼室に噴射
させ、ノズルフェースの円周が前記燃焼室開口端部と実
質的に同一の直径を有するように配置構成されている請
求項5記載の溶射ガン。6. The combustible gas injection means injects an annular flow of a combustible mixture from a circumferential position of a nozzle face into a combustion chamber, the circumference of the nozzle face being substantially the same diameter as the opening end of the combustion chamber. The thermal spray gun according to claim 5, wherein the thermal spray gun is configured so as to have a.
から軸上でその円周の直径の実質的に1から2倍の最短
距離分だけ離れて配置される請求項6記載の溶射ガン。7. The thermal spray gun of claim 6 wherein said combustion chamber open end is axially spaced from the nozzle face by a minimum distance of substantially 1 to 2 times the diameter of its circumference.
ノズルフェースとノズルフェースで終わって半径方向に
分岐された複数のオリフィスとなるように構成されてい
る軸導管を備えたノズル部材、および、一方の端部が開
口し反対側の端部が前記ノズルフェースによって固定さ
れた燃焼室を内向きに面して構成する円筒壁面を有し、
前記ノズル部材から延長したガスキャップを含む溶射ガ
ンを用いて、製造する方法において、第一に、燃焼ガス
と酸素の可燃混合物の環状流れを前記ノズル部材から、
同軸的に前記燃焼室に噴射させ、可燃混合物を燃焼室で
燃焼させ、キャリヤーガス中の加熱可溶酸化セラミック
の粉末流を、軸導管と分岐されたオリフィスを通って、
粉末流を燃焼混合物に直接混入できるように可燃混合物
の環状流れに対して近接し半径方向の内側で、燃焼室に
移動させ、第二に、圧縮された非燃焼ガスの環状外側流
れを、円筒壁面付近に前記可燃混合物の流れに対して半
径方向で外側に噴射させ、それによって酸化セラミック
を含有する溶射流が前記開口端部を通って推進されるよ
うになり、そして、前記溶射流を基板に向けて高密度で
粘着力の強い酸化セラミックコーティングを製造するこ
とからなる高密度で粘着力の強いコーティング製造方
法。8. A high-density and highly adhesive coating,
A nozzle member having a nozzle face and an axial conduit configured to form a plurality of radially branched orifices terminating at the nozzle face, and one end of which is open and the other end of which is the nozzle It has a cylindrical wall surface that faces the combustion chamber fixed by the face inward,
In a method of making using a spray gun that includes a gas cap extending from the nozzle member, first, an annular flow of a combustible mixture of combustion gas and oxygen is provided from the nozzle member.
Injecting coaxially into the combustion chamber, combusting a combustible mixture in the combustion chamber, a powder stream of heated soluble oxide ceramic in a carrier gas through an orifice branched from the axial conduit,
Moved into the combustion chamber, radially inward and close to the annular flow of the combustible mixture so that the powder stream could be mixed directly into the combustion mixture, and secondly, an annular outer flow of compressed non-combustion gas into a cylinder. Spraying the flammable mixture radially outwardly near a wall surface causes a thermal spray stream containing oxide ceramics to be propelled through the open end, and the thermal spray stream to a substrate. A method for producing a high-density and high-adhesion coating, which comprises producing a high-density and high-adhesion oxide ceramic coating.
10度から30度の角度で分岐している請求項8記載の
方法。9. The method according to claim 8, wherein the branched orifice branches at an angle of 10 to 30 degrees with respect to the axis.
フィスが2から8個である請求項8記載の方法。10. The method of claim 8 wherein the plurality of radially branched orifices is 2-8.
環状流れを、前記燃焼室開口端部と実質的に同一の直径
を有するノズルフェースの円周位置から、燃焼室に噴射
させることを含む請求項8記載の方法。11. The first injecting step comprises injecting an annular flow of combustible mixture into a combustion chamber from a circumferential position of a nozzle face having a diameter substantially the same as the combustion chamber open end. 9. The method of claim 8 including.
スから軸上でその円周の直径の実質的に1から2倍の最
短距離分だけ離れて配置される請求項11記載の方法。12. The method of claim 11, wherein the combustion chamber open end is located axially from the nozzle face by a minimum distance of substantially 1 to 2 times the diameter of its circumference.
力を気圧より少なくとも2バール高くして可燃混合物の
環状流れを噴射させ、溶射流が音速あるいは超音速とな
るようにしたことを含む請求項8記載の方法。13. The first injection step includes the step of making the pressure in the combustion chamber at least 2 bar higher than the atmospheric pressure to inject an annular flow of a combustible mixture so that the spray flow becomes sonic velocity or supersonic velocity. The method of claim 8.
ムを優位に含んでいる請求項13記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the oxide ceramic predominantly comprises aluminum oxide.
ミニウムを構成する請求項14記載の方法。15. The method of claim 14, wherein the oxide ceramic comprises high purity aluminum oxide.
30ミクロンの粒径を有する粉末粒子の形で用いられて
いる請求項15記載の方法。16. The method of claim 15 wherein said aluminum oxide is used in the form of powder particles having a particle size of approximately 1 to 30 microns.
わって半径方向に分岐された複数のオリフィスとなるよ
うに構成されている軸導管を備えたノズル部材、およ
び、一方の端部が開口し反対側の端部が前記ノズルフェ
ースによって固定された燃焼室を内向きに面して構成す
る円筒壁面を有し、前記ノズル部材から延長したガスキ
ャップを含む溶射ガンを用いて、第一に、燃焼ガスと酸
素の可燃混合物の環状流れを前記ノズル部材から、同軸
的に前記燃焼室に噴射させ、可燃混合物を燃焼室で燃焼
させ、キャリヤーガス中の加熱可溶酸化セラミックの粉
末流を、軸導管と分岐されたオリフィスを通って、粉末
流を燃焼混合物に直接混入できるように可燃混合物の環
状流れに対して近接し半径方向の内側で、燃焼室に移動
させ、第二に、圧縮された非燃焼ガスの環状外側流れ
を、円筒壁面付近に前記可燃混合物の流れに対して半径
方向で外側に噴射させ、それによって酸化セラミックを
含有する溶射流が前記開口端部を通って推進されるよう
になり、そして、前記溶射流を基板に向けて高密度で粘
着力の強い酸化セラミックコーティングを製造すること
からなるコーティング製造方法によって製造された高密
度で粘着力の強いコーティングを施された金属基板を含
む部品。17. A nozzle member comprising a nozzle face and an axial conduit configured to result in a plurality of radially branched orifices terminating at the nozzle face, and one end of which is open and opposite. Using a spray gun that has a cylindrical wall surface whose end faces a combustion chamber fixed by the nozzle face facing inward and includes a gas cap extended from the nozzle member, An annular stream of a combustible mixture of oxygen is coaxially injected from the nozzle member into the combustion chamber, the combustible mixture is combusted in the combustion chamber, and a powder stream of heated fusible oxide ceramic in a carrier gas is branched into an axial conduit. Through the controlled orifice, radially inward of and close to the annular flow of the combustible mixture so that the powder flow can be mixed directly into the combustion mixture, and secondly, compressed. An annular outer flow of the stored non-combustible gas radially outwardly with respect to the flow of the combustible mixture in the vicinity of the cylindrical wall surface, whereby a thermal spray stream containing oxide ceramics is propelled through the open end. And a high-density, high-adhesion coating produced by a coating manufacturing method comprising directing the thermal spray flow toward a substrate to produce a high-density, high-adhesion oxide ceramic coating. Components that include metal substrates.
形粒子の断面構造に特性を示す請求項17記載の部品。18. A component according to claim 17, characterized by the cross-sectional structure of lens-shaped particles having said coating laminated thereto.
ムを優位に含んでいる請求項18記載の部品。19. The component of claim 18, wherein the oxide ceramic predominantly comprises aluminum oxide.
ミニウムを構成する請求項19記載の部品。20. The component of claim 19, wherein the oxide ceramic comprises high purity aluminum oxide.
0%のアルファー相を含んでいる請求項20記載の部
品。21. The aluminum oxide is at least 3
21. The component of claim 20, which contains 0% alpha phase.
lts/micronの絶縁破壊強さに特性を示す請求項21記載
の部品。22. The coating is at least 25 vo
22. The component according to claim 21, which has characteristics in dielectric breakdown strength of lts / micron.
ムコーティングを施された金属基板を含む部品におい
て、酸化アルミニウムが少なくとも25%のアルファー
相を含むこと、および、コーティングが積層されたレン
ズ形粒子の断面構造に特性を示すことを特徴とする部
品。23. A component comprising a metal substrate provided with a dense and adherent aluminum oxide coating, wherein the aluminum oxide comprises at least 25% alpha phase and the coating comprises laminated lens-shaped particles. A part characterized by showing characteristics in cross-section.
micronの絶縁破壊強さに特性を示すことをさらに特徴と
する請求項23記載の部品。24. The coating has at least 25 volts /
24. The component of claim 23, further characterized by a dielectric breakdown strength of micron.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US4971893A | 1993-04-20 | 1993-04-20 | |
US08/049718 | 1993-04-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06312149A true JPH06312149A (en) | 1994-11-08 |
Family
ID=21961316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6081913A Pending JPH06312149A (en) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | High-density oxygen coating by thermal spraying |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0621079A1 (en) |
JP (1) | JPH06312149A (en) |
BR (1) | BR9401543A (en) |
CA (1) | CA2119430A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008546524A (en) * | 2005-06-13 | 2008-12-25 | ヴィクトリック カンパニー | High speed and low pressure emitter |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9617441D0 (en) * | 1996-08-20 | 1996-10-02 | Boc Group Plc | Coating substrates with high temperature ceramics |
DE19652649A1 (en) * | 1996-12-18 | 1998-06-25 | Castolin Sa | Flame spraying device and method for thermal spraying |
CN1077456C (en) * | 1999-01-08 | 2002-01-09 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | Multifunction supersonic surface treating apparatus |
US6508413B2 (en) * | 2000-04-06 | 2003-01-21 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Remote spray coating of nuclear cross-under piping |
DE102008026101B4 (en) | 2008-05-30 | 2010-02-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Thermally sprayed Al 2 O 3 layers with a high content of corundum without property-reducing additives and process for their preparation |
CN106111383B (en) * | 2016-09-11 | 2018-09-18 | 北京林业大学 | A kind of thermoplastic powder spraying melt apparatus |
CN108745677B (en) * | 2018-07-25 | 2023-06-20 | 上海莘临科技发展有限公司 | Supersonic oxyacetylene explosion combustion nozzle and sand melting method |
EP3816320A1 (en) | 2019-10-29 | 2021-05-05 | Fundación Tecnalia Research & Innovation | High velocity oxy air fuel thermal spray apparatus |
CA3154461A1 (en) | 2019-11-08 | 2021-05-14 | Capsugel Belgium Nv | Flash nozzle assembly |
CN112126887B (en) * | 2020-09-14 | 2022-07-08 | 水利部杭州机械设计研究所 | Air-gas type supersonic flame spray gun, spraying device and method for preparing metal ceramic coating |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1020506B (en) * | 1956-07-09 | 1957-12-05 | Metallizing Engineering Co., Inc., Westbury, N. Y. (V-StA.) | Process for spraying on fusible, ceramic materials |
US2976166A (en) * | 1958-05-05 | 1961-03-21 | Robert E White | Metal oxide containing coatings |
US3055591A (en) * | 1959-07-29 | 1962-09-25 | Metco Inc | Heat-fusible material spray equipment |
US3455510A (en) * | 1966-11-14 | 1969-07-15 | Metco Inc | Nozzle and gas mixing arrangement for powder type flame spray gun |
EP0142816B1 (en) * | 1983-11-19 | 1988-12-14 | Erwin Hühne | Powder flame spray device with an accelerator nozzle |
JPS61135001A (en) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | 住友電気工業株式会社 | Insulation of conductor for nb 3sn superconductive magnet |
JPS62243259A (en) * | 1986-04-16 | 1987-10-23 | Yamaha Motor Co Ltd | End plate structure of fuel cell |
JPS63183162A (en) * | 1987-01-23 | 1988-07-28 | Toyota Motor Corp | Thermal spraying wire |
DE3806177A1 (en) * | 1988-02-26 | 1989-09-07 | Siemens Ag | Method for applying layers of high-temperature superconducting material to substrates |
US4964568A (en) * | 1989-01-17 | 1990-10-23 | The Perkin-Elmer Corporation | Shrouded thermal spray gun and method |
US5148986A (en) * | 1991-07-19 | 1992-09-22 | The Perkin-Elmer Corporation | High pressure thermal spray gun |
-
1994
- 1994-03-18 CA CA002119430A patent/CA2119430A1/en not_active Abandoned
- 1994-04-19 BR BR9401543A patent/BR9401543A/en not_active Application Discontinuation
- 1994-04-19 EP EP94106071A patent/EP0621079A1/en not_active Withdrawn
- 1994-04-20 JP JP6081913A patent/JPH06312149A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008546524A (en) * | 2005-06-13 | 2008-12-25 | ヴィクトリック カンパニー | High speed and low pressure emitter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2119430A1 (en) | 1994-10-21 |
BR9401543A (en) | 1994-11-22 |
EP0621079A1 (en) | 1994-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4964568A (en) | Shrouded thermal spray gun and method | |
US4865252A (en) | High velocity powder thermal spray gun and method | |
US5019686A (en) | High-velocity flame spray apparatus and method of forming materials | |
US4869936A (en) | Apparatus and process for producing high density thermal spray coatings | |
US5932293A (en) | Thermal spray systems | |
US5206059A (en) | Method of forming metal-matrix composites and composite materials | |
US4928879A (en) | Wire and power thermal spray gun | |
US4999225A (en) | High velocity powder thermal spray method for spraying non-meltable materials | |
EP0377452B1 (en) | Thermal spray method for producing glass mold plungers | |
US5148986A (en) | High pressure thermal spray gun | |
US20110229649A1 (en) | Supersonic material flame spray method and apparatus | |
JPH06312149A (en) | High-density oxygen coating by thermal spraying | |
EP0375931B1 (en) | High velocity powder thermal spray method for spraying non-meltable materials | |
JPH05138084A (en) | High speed thermal spray device and method for forming flame coating | |
RU2212953C2 (en) | Burner for flame plating | |
JPH11222662A (en) | Thermal spraying device and thermal spraying method | |
JPH02131159A (en) | Explosive flame spraying device |