JPH06325895A - プラズマ溶射法及びプラズマ溶射装置 - Google Patents
プラズマ溶射法及びプラズマ溶射装置Info
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- JPH06325895A JPH06325895A JP6045306A JP4530694A JPH06325895A JP H06325895 A JPH06325895 A JP H06325895A JP 6045306 A JP6045306 A JP 6045306A JP 4530694 A JP4530694 A JP 4530694A JP H06325895 A JPH06325895 A JP H06325895A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマジェットを絞ることで、基材の皮膜
を形成する必要のない部分に溶射粒子が付着するのを防
ぐと共に溶射時間を長くせずに皮膜の付着量を確保する
こと。 【構成】 陰極２と陽極ノズル１との間にアークを発生
し溶射粒子３と作動ガス４よりなるプラズマジェットを
基材７の表面に向かって噴射して皮膜１０を形成するプ
ラズマ溶射法において、プラズマジェットの周りに電磁
コイル１１を配置し、この電磁コイルに電流を流して磁
界を発生させるプラズマ溶射法である。
を形成する必要のない部分に溶射粒子が付着するのを防
ぐと共に溶射時間を長くせずに皮膜の付着量を確保する
こと。 【構成】 陰極２と陽極ノズル１との間にアークを発生
し溶射粒子３と作動ガス４よりなるプラズマジェットを
基材７の表面に向かって噴射して皮膜１０を形成するプ
ラズマ溶射法において、プラズマジェットの周りに電磁
コイル１１を配置し、この電磁コイルに電流を流して磁
界を発生させるプラズマ溶射法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ溶射法及びフ
ラズマ溶射装置に関するものである。
ラズマ溶射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の技術としては、平成３年
溶射協会第５３図学術講演大会（平成３年６月１３日）
にて発表された「Ｃｕ微粉末のプラズマ溶射」の文献
（溶射、VoL１．２８、No. ３ Ｐ１〜Ｐ６）が知られ
ている。
溶射協会第５３図学術講演大会（平成３年６月１３日）
にて発表された「Ｃｕ微粉末のプラズマ溶射」の文献
（溶射、VoL１．２８、No. ３ Ｐ１〜Ｐ６）が知られ
ている。
【０００３】このものは電子部品材料等の微細加工に於
いて、従来の成膜する薄膜法にかわってプラズマ溶射の
応用を行うもので、小型トーチによりアルミナ基板上へ
Ｃｕ微粉末のプラズマ溶射を行うものである。
いて、従来の成膜する薄膜法にかわってプラズマ溶射の
応用を行うもので、小型トーチによりアルミナ基板上へ
Ｃｕ微粉末のプラズマ溶射を行うものである。
【０００４】図４は前記プラズマ溶射を行うためのプラ
ズマ溶射装置を示すもので、このものは、陽極となる噴
射ノズル１と、噴射ノズル１内に配置され噴射ノズル１
との間で作動ガス導入通路４を形成し、噴射ノズル１と
の間でアークを発生させて作動ガスを超高温のプラズマ
６を生成する陰極２と、プラズマ６にＣｕ微粉末を導入
するためのＣｕ微粉末導入通路３と、Ｃｕ微粉末と共に
噴射ノズル１の噴射口１ａから基材７の表面に向かって
噴射されるプラズマジェット９とから構成されている。
尚、８はプラズマ溶射により基材７の表面に形成された
皮膜で、５は冷却水通路である。
ズマ溶射装置を示すもので、このものは、陽極となる噴
射ノズル１と、噴射ノズル１内に配置され噴射ノズル１
との間で作動ガス導入通路４を形成し、噴射ノズル１と
の間でアークを発生させて作動ガスを超高温のプラズマ
６を生成する陰極２と、プラズマ６にＣｕ微粉末を導入
するためのＣｕ微粉末導入通路３と、Ｃｕ微粉末と共に
噴射ノズル１の噴射口１ａから基材７の表面に向かって
噴射されるプラズマジェット９とから構成されている。
尚、８はプラズマ溶射により基材７の表面に形成された
皮膜で、５は冷却水通路である。
【０００５】ここで、図４に示す装置を用いたプラズマ
溶射法について説明すると、陽極となる噴射ノズル１と
陰極２との間に作動ガスを供給し、その間に発生したア
ークにより作動ガスを超高温のプラズマ６にし、このプ
ラズマ６にＣｕ微粉末を供給してプラズマジェット９に
よりＣｕ微粉末を噴射ノズル１の噴射口１ａから基材７
の表面に向かって噴射して基材７の表面に皮膜８を形成
するものである。
溶射法について説明すると、陽極となる噴射ノズル１と
陰極２との間に作動ガスを供給し、その間に発生したア
ークにより作動ガスを超高温のプラズマ６にし、このプ
ラズマ６にＣｕ微粉末を供給してプラズマジェット９に
よりＣｕ微粉末を噴射ノズル１の噴射口１ａから基材７
の表面に向かって噴射して基材７の表面に皮膜８を形成
するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記プラズマ
溶射装置によるプラズマ溶射法であると、プラズマジェ
ットの絞り機構がない為、プラズマジェット幅が広くな
り、必要とする部位以外にも溶射粒子（即ちＣｕ微粉
末）が付着し易くなり、材料歩留まりが多くなる。
溶射装置によるプラズマ溶射法であると、プラズマジェ
ットの絞り機構がない為、プラズマジェット幅が広くな
り、必要とする部位以外にも溶射粒子（即ちＣｕ微粉
末）が付着し易くなり、材料歩留まりが多くなる。
【０００７】そこで、不要部位へ溶射粒子が付着しない
ようにするにはマスキングする必要があり、非常に作業
工数がかかる。
ようにするにはマスキングする必要があり、非常に作業
工数がかかる。
【０００８】又、プラズマジェットの絞り機構がない
為、プラズマジェットの密度が小さくなり、その結果、
溶射粒子の溶融量を確保できない。このため、基材７へ
の皮膜８の付着量も確保できず、この付着量を確保する
ためにはプラズマ溶射時間が多くなる。
為、プラズマジェットの密度が小さくなり、その結果、
溶射粒子の溶融量を確保できない。このため、基材７へ
の皮膜８の付着量も確保できず、この付着量を確保する
ためにはプラズマ溶射時間が多くなる。
【０００９】故に、本発明は、プラズマジェットを絞る
ことで、基材の皮膜を形成する必要のない部分に溶射粒
子が付着するのを防ぐと共に溶射時間を長くせずに皮膜
の付着量を確保することをその技術的課題とするもので
ある。
ことで、基材の皮膜を形成する必要のない部分に溶射粒
子が付着するのを防ぐと共に溶射時間を長くせずに皮膜
の付着量を確保することをその技術的課題とするもので
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（以
下第１の技術的手段と称する）は、陽極を有する噴射ノ
ズルと陰極との間に作動ガスを供給し、陽極と陰極との
間に発生させたアークにより作動ガスを超高温のプラズ
マにし、プラズマに溶射粒子を供給してプラズマジェッ
トにより溶射粒子を噴射ノズルの噴射口から基材の表面
に向かって噴射して基材の表面に皮膜を形成するプラズ
マ溶射法において、噴射ノズル，プラズマジェットの内
の少なくとも一方の周りに電磁コイルを配置し、電磁コ
イルに電流を流してプラズマジェットの噴射方向へ磁界
を発生させたことである。
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（以
下第１の技術的手段と称する）は、陽極を有する噴射ノ
ズルと陰極との間に作動ガスを供給し、陽極と陰極との
間に発生させたアークにより作動ガスを超高温のプラズ
マにし、プラズマに溶射粒子を供給してプラズマジェッ
トにより溶射粒子を噴射ノズルの噴射口から基材の表面
に向かって噴射して基材の表面に皮膜を形成するプラズ
マ溶射法において、噴射ノズル，プラズマジェットの内
の少なくとも一方の周りに電磁コイルを配置し、電磁コ
イルに電流を流してプラズマジェットの噴射方向へ磁界
を発生させたことである。
【００１１】前記技術的課題を解決するために請求項２
の発明において講じた技術的手段（以下第２の技術的手
段と称する）は、陽極を有する噴射ノズルと、陽極との
間で作動ガス導入通路を形成するよう噴射ノズル内に配
置され、陽極との間でアークを発生させて作動ガスを超
高温のプラズマを生成する陰極と、プラズマに溶射粒子
を導入するための溶射粒子導入通路と、溶射粒子と共に
噴射ノズルの噴射口から基材の表面に向かって噴射され
るプラズマジェットとを備えたプラズマ溶射装置におい
て、プラズマジェットの噴射方向へ磁界を発生させるよ
う噴射ノズル，プラズマジェットの内の少なくとも一方
の周りに電磁コイルを配置したことである。
の発明において講じた技術的手段（以下第２の技術的手
段と称する）は、陽極を有する噴射ノズルと、陽極との
間で作動ガス導入通路を形成するよう噴射ノズル内に配
置され、陽極との間でアークを発生させて作動ガスを超
高温のプラズマを生成する陰極と、プラズマに溶射粒子
を導入するための溶射粒子導入通路と、溶射粒子と共に
噴射ノズルの噴射口から基材の表面に向かって噴射され
るプラズマジェットとを備えたプラズマ溶射装置におい
て、プラズマジェットの噴射方向へ磁界を発生させるよ
う噴射ノズル，プラズマジェットの内の少なくとも一方
の周りに電磁コイルを配置したことである。
【００１２】噴射ノズルの噴射口に接近した位置に基材
を配置するために請求項３の発明において講じた技術的
手段（以下第３の技術的手段と称する）は、第２の技術
的手段に係る電磁コイルを、噴射ノズルの周りに配置し
たことである。
を配置するために請求項３の発明において講じた技術的
手段（以下第３の技術的手段と称する）は、第２の技術
的手段に係る電磁コイルを、噴射ノズルの周りに配置し
たことである。
【００１３】本発明者は更なる研究により、磁界の最大
部位をプラズマの発生源となるアーク発生部位と一致さ
せると、溶射粒子の溶融量をより増大させることができ
ることに着目した。そこで、前記溶射粒子の溶融量をよ
り増大させるために請求項４の発明において講じた技術
的手段（以下第４の技術的手段と称する）は、第２，第
３の技術的手段に係る電磁コイルを、陽極と陰極との間
のアーク発生部位の周りに配置したことである。
部位をプラズマの発生源となるアーク発生部位と一致さ
せると、溶射粒子の溶融量をより増大させることができ
ることに着目した。そこで、前記溶射粒子の溶融量をよ
り増大させるために請求項４の発明において講じた技術
的手段（以下第４の技術的手段と称する）は、第２，第
３の技術的手段に係る電磁コイルを、陽極と陰極との間
のアーク発生部位の周りに配置したことである。
【００１４】
【作用】第１，第２の技術的手段によれば、プラズマジ
ェットの噴射方向へ磁界を発生させるよう噴射ノズル，
プラズマジェットの内の少なくとも一方の周りに電磁コ
イルを配置したので、電磁コイルに電流を流して磁界を
発生させると、フレミングの左手の法則により（即ち電
磁力の作用で）プラズマジェットの幅を狭くする方向に
力が加わり、プラズマジェットが絞られることになる。
これにより、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成す
る必要のない部分に溶射粒子が付着することを防止でき
る。従って、作業工数が短縮する。
ェットの噴射方向へ磁界を発生させるよう噴射ノズル，
プラズマジェットの内の少なくとも一方の周りに電磁コ
イルを配置したので、電磁コイルに電流を流して磁界を
発生させると、フレミングの左手の法則により（即ち電
磁力の作用で）プラズマジェットの幅を狭くする方向に
力が加わり、プラズマジェットが絞られることになる。
これにより、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成す
る必要のない部分に溶射粒子が付着することを防止でき
る。従って、作業工数が短縮する。
【００１５】又、前述の如くプラズマジェットが絞られ
るので、プラズマジェットの密度が大きくなり、溶射粒
子の溶融量が多くなる。これにより、基材への溶射粒子
の付着量が多くなる。つまり、溶射時間を長くせずに基
材への溶射粒子の付着量を確保できる。
るので、プラズマジェットの密度が大きくなり、溶射粒
子の溶融量が多くなる。これにより、基材への溶射粒子
の付着量が多くなる。つまり、溶射時間を長くせずに基
材への溶射粒子の付着量を確保できる。
【００１６】上記第３の技術的手段によれば、電磁コイ
ルを噴射ノズルの周りに配置したので、前述の第２の技
術的手段の作用に加えて、噴射ノズルの噴射口に接近し
た位置に基材を配置することが可能になり、占有スペー
ス上有利になる。
ルを噴射ノズルの周りに配置したので、前述の第２の技
術的手段の作用に加えて、噴射ノズルの噴射口に接近し
た位置に基材を配置することが可能になり、占有スペー
ス上有利になる。
【００１７】上記第４の技術的手段によれば、プラズマ
発生部位即ちアーク発生部位の周りに電磁コイルを配置
したので、電磁コイルから発生する磁界の最大部位がア
ーク発生部位と一致し、その結果、最大電磁力がアーク
発生部位に加わることから、プラズマジェットが一層絞
られる。これにより、溶射粒子の溶融量が一層多くな
り、基材への溶射粒子の付着量も一層多くなる。
発生部位即ちアーク発生部位の周りに電磁コイルを配置
したので、電磁コイルから発生する磁界の最大部位がア
ーク発生部位と一致し、その結果、最大電磁力がアーク
発生部位に加わることから、プラズマジェットが一層絞
られる。これにより、溶射粒子の溶融量が一層多くな
り、基材への溶射粒子の付着量も一層多くなる。
【００１８】
【実施例】以下、添付図面に基づいて実施例について説
明する。
明する。
【００１９】図１は第１実施例に係るプラズマ溶射装置
の要部断面図である。
の要部断面図である。
【００２０】図１に示すプラズマ溶射装置１０は、基材
１１の表面にプラズマ溶射により溶射粒子から成る皮膜
１２を形成するためのものである。陽極となる噴射ノズ
ル１３内には、陰極１４が噴射ノズル１３との間で作動
ガス導入通路１５を形成するように配置されている。こ
こで、噴射ノズル１３及び陰極１４を通電すると、噴射
ノズル１３のテーパ部１３ａと陰極１４との間にて直流
アーク（放電状態）が発生し、そのアークにより作動ガ
ス導入通路１５を介して導入された作動ガス（例えばア
ルゴンガス、一次ガスにアルゴンガス，２次ガスに水素
ガス、一次ガスにアルゴンガス，２次ガスにヘリウムガ
ス、窒素ガス、一次ガスに窒素ガス，２次ガスに水素ガ
ス等）が超高温のプラズマに変換されるようになってい
る。噴射ノズル１３には、アーク発生部位即ちプラズマ
発生部位１７に溶射粒子を供給するための溶射粒子導入
通路１６が形成されている。ここで、溶射粒子として
は、銅，鉄，アルミニウム，ニッケル，モリブデン等の
金属微粉末、ポリエステル，等の樹脂、アルミナ，ジル
コニア，ムライト，スピネル等ののセラミックスが用い
られるが、耐熱性及び耐摩耗性に優れ且つ熱応力の発生
の低い安定化ジルコニア（８％Ｙ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 ）を
用いることが好ましい。
１１の表面にプラズマ溶射により溶射粒子から成る皮膜
１２を形成するためのものである。陽極となる噴射ノズ
ル１３内には、陰極１４が噴射ノズル１３との間で作動
ガス導入通路１５を形成するように配置されている。こ
こで、噴射ノズル１３及び陰極１４を通電すると、噴射
ノズル１３のテーパ部１３ａと陰極１４との間にて直流
アーク（放電状態）が発生し、そのアークにより作動ガ
ス導入通路１５を介して導入された作動ガス（例えばア
ルゴンガス、一次ガスにアルゴンガス，２次ガスに水素
ガス、一次ガスにアルゴンガス，２次ガスにヘリウムガ
ス、窒素ガス、一次ガスに窒素ガス，２次ガスに水素ガ
ス等）が超高温のプラズマに変換されるようになってい
る。噴射ノズル１３には、アーク発生部位即ちプラズマ
発生部位１７に溶射粒子を供給するための溶射粒子導入
通路１６が形成されている。ここで、溶射粒子として
は、銅，鉄，アルミニウム，ニッケル，モリブデン等の
金属微粉末、ポリエステル，等の樹脂、アルミナ，ジル
コニア，ムライト，スピネル等ののセラミックスが用い
られるが、耐熱性及び耐摩耗性に優れ且つ熱応力の発生
の低い安定化ジルコニア（８％Ｙ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 ）を
用いることが好ましい。
【００２１】プラズマに溶射粒子を供給すると、溶射粒
子がプラズマにより溶融し、噴射ノズル１０の噴射口１
３ｂからその溶融粒子と共にプラズマジェット１８が噴
射されて基材１１の表面に衝突し、皮膜１２が形成され
る。尚、通常はプラズマジェット９の直径は３０mmφ程
度である。
子がプラズマにより溶融し、噴射ノズル１０の噴射口１
３ｂからその溶融粒子と共にプラズマジェット１８が噴
射されて基材１１の表面に衝突し、皮膜１２が形成され
る。尚、通常はプラズマジェット９の直径は３０mmφ程
度である。
【００２２】プラズマジェット１８の周りには、本発明
の要旨となる電磁コイル１９が配置され、この電磁コイ
ル１９はコイル電源２０に電気的に接続されている。こ
こで、電磁コイル１９を通電すると、プラズマジェット
１８の噴射方向（即ち図示左側から右側）へ磁界が発生
すると共にフレミングの左手の法則（電磁力の作用で）
によりプラズマジェット１８の幅を狭くする方向に力が
作用する。これにより、プラズマジェット１８を１０mm
φ程度まで絞ることが可能となる。
の要旨となる電磁コイル１９が配置され、この電磁コイ
ル１９はコイル電源２０に電気的に接続されている。こ
こで、電磁コイル１９を通電すると、プラズマジェット
１８の噴射方向（即ち図示左側から右側）へ磁界が発生
すると共にフレミングの左手の法則（電磁力の作用で）
によりプラズマジェット１８の幅を狭くする方向に力が
作用する。これにより、プラズマジェット１８を１０mm
φ程度まで絞ることが可能となる。
【００２３】ここで、上記したプラズマ溶射装置を用い
たプラズマ溶射法について簡単に説明する。
たプラズマ溶射法について簡単に説明する。
【００２４】作動ガス導入通路１５を介して作動ガスを
供給し、陽極となる噴射ノズル１３と陰極１４との間に
発生させたアークにより作動ガスを超高温のプラズマに
する。次に、プラズマに溶射粒子導入通路１６を介して
溶射粒子を供給してプラズマジェット１８により溶射粒
子を噴射ノズルの噴射口１３ｂから基材１２の表面に向
かって噴射するのと同時に、プラズマジェット１８の周
りに配置した電磁コイルを通電して磁界を発生させるこ
とでプラズマジャット１８を絞る。これにより、基材１
２の表面に皮膜１２が形成される。
供給し、陽極となる噴射ノズル１３と陰極１４との間に
発生させたアークにより作動ガスを超高温のプラズマに
する。次に、プラズマに溶射粒子導入通路１６を介して
溶射粒子を供給してプラズマジェット１８により溶射粒
子を噴射ノズルの噴射口１３ｂから基材１２の表面に向
かって噴射するのと同時に、プラズマジェット１８の周
りに配置した電磁コイルを通電して磁界を発生させるこ
とでプラズマジャット１８を絞る。これにより、基材１
２の表面に皮膜１２が形成される。
【００２５】以上示したように、本実施例ではプラズマ
ジェット１８の周りに電磁コイル１９が配置されている
ので、電磁コイル１９に電流を流して磁界を発生させる
と、フレミングの左手の法則により（電磁力の作用で）
プラズマジェット１８の幅を狭くする方向に力が加わ
り、プラズマジェット１８が絞られることになる。これ
により、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成する必
要のない部分に溶射粒子が付着することを防止できる。
従って、作業工数が短縮する。
ジェット１８の周りに電磁コイル１９が配置されている
ので、電磁コイル１９に電流を流して磁界を発生させる
と、フレミングの左手の法則により（電磁力の作用で）
プラズマジェット１８の幅を狭くする方向に力が加わ
り、プラズマジェット１８が絞られることになる。これ
により、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成する必
要のない部分に溶射粒子が付着することを防止できる。
従って、作業工数が短縮する。
【００２６】次に、図２を参照して第２実施例に係るプ
ラズマ溶射装置について説明する。
ラズマ溶射装置について説明する。
【００２７】図２に示すプラズマ溶射装置３０におい
て、噴射ノズル３３は、陽極３３ａと、噴射口３３ｃを
有する非磁性体の溶射ノズル本体３３ｂとから構成され
ている。噴射ノズル３３内には、陰極３４が陽極３３ａ
との間で作動ガス導入通路３５を形成するように配置さ
れている。ここで、噴射ノズル１３及び陰極１４を通電
すると、陽極３３ａのテーパ部３３ｄと陰極３４との間
にて直流アーク（放電状態）が発生し、そのアークによ
り作動ガス導入通路３５を介して導入された作動ガスが
超高温のプラズマに変換されるようになっている。噴射
ノズル３３には、アーク発生部位即ちプラズマ発生部位
３７に溶射粒子を供給するための溶射粒子導入通路３６
が形成されている。尚、作動ガス及び溶射粒子として
は、第１実施例に示したものが用いられる。
て、噴射ノズル３３は、陽極３３ａと、噴射口３３ｃを
有する非磁性体の溶射ノズル本体３３ｂとから構成され
ている。噴射ノズル３３内には、陰極３４が陽極３３ａ
との間で作動ガス導入通路３５を形成するように配置さ
れている。ここで、噴射ノズル１３及び陰極１４を通電
すると、陽極３３ａのテーパ部３３ｄと陰極３４との間
にて直流アーク（放電状態）が発生し、そのアークによ
り作動ガス導入通路３５を介して導入された作動ガスが
超高温のプラズマに変換されるようになっている。噴射
ノズル３３には、アーク発生部位即ちプラズマ発生部位
３７に溶射粒子を供給するための溶射粒子導入通路３６
が形成されている。尚、作動ガス及び溶射粒子として
は、第１実施例に示したものが用いられる。
【００２８】尚、溶射粒子の溶融量を増大させるために
溶射粒子導入通路３６は、アーク発生部位１７近傍に配
設することが好ましい。
溶射粒子導入通路３６は、アーク発生部位１７近傍に配
設することが好ましい。
【００２９】アーク発生部位１７にて発生するプラズマ
に溶射粒子を供給すると、プラズマにより溶射粒子が溶
融し、噴射ノズル３３の噴射口３３ｃからその溶融粒子
と共にプラズマジェット３８が噴射されて図示しない基
材の表面に衝突し、図示しない皮膜が形成される。
に溶射粒子を供給すると、プラズマにより溶射粒子が溶
融し、噴射ノズル３３の噴射口３３ｃからその溶融粒子
と共にプラズマジェット３８が噴射されて図示しない基
材の表面に衝突し、図示しない皮膜が形成される。
【００３０】ところで、第１実施例では、電磁コイル１
９の配置位置を噴射口から噴射されるプラズマジェット
３８の周りとしたが、この第２実施例では、電磁コイル
３９の配置位置をアーク発生部位３７の周りとしてい
る。尚、この電磁コイル３９も、コイル電源４０に電気
的に接続されている。ここで、電磁コイル３９の中央部
の内側の磁界が最大となるので、その部分に発生するプ
ラズマジェット３８に作用する力も最大となる。従っ
て、上記の如く電磁コイル３９を配置すると、磁界によ
る最大力がアーク発生部位３７に加えられ、プラズマジ
ェット３８の発生部位を一層絞ることができる。尚、電
磁コイル３９の中央部の図示左右方向位置をアーク発生
部位３８の位置と略一致させることが好ましい。
９の配置位置を噴射口から噴射されるプラズマジェット
３８の周りとしたが、この第２実施例では、電磁コイル
３９の配置位置をアーク発生部位３７の周りとしてい
る。尚、この電磁コイル３９も、コイル電源４０に電気
的に接続されている。ここで、電磁コイル３９の中央部
の内側の磁界が最大となるので、その部分に発生するプ
ラズマジェット３８に作用する力も最大となる。従っ
て、上記の如く電磁コイル３９を配置すると、磁界によ
る最大力がアーク発生部位３７に加えられ、プラズマジ
ェット３８の発生部位を一層絞ることができる。尚、電
磁コイル３９の中央部の図示左右方向位置をアーク発生
部位３８の位置と略一致させることが好ましい。
【００３１】ここで、アーク発生部位３７と基材との間
の距離２３０ｍｍ，アーク発生部位３７と噴射ノズル３
３の噴射口３３ｃとの間の距離８０ｍｍ，アーク発生部
位３７と陽極３３ａの先端部（図２右端部）との間の距
離７５ｍｍ及びアーク発生部位３７と溶射粒子導入通路
３６との間の距離２０ｍｍの場合における電磁コイル３
９の配置位置と溶射粒子の基材への付着量との関係を図
３に示す。尚、図３では、電磁コイル３９の配置位置
は、アーク発生部位３７から電磁コイル３９の中央部ま
でのプラズマジェット噴射方向への距離と定義され、電
磁コイル３９の配置位置が図２に示すアーク発生部位の
周りを基準としてその位置よりも左側の場合を正，右側
の場合を負としている。
の距離２３０ｍｍ，アーク発生部位３７と噴射ノズル３
３の噴射口３３ｃとの間の距離８０ｍｍ，アーク発生部
位３７と陽極３３ａの先端部（図２右端部）との間の距
離７５ｍｍ及びアーク発生部位３７と溶射粒子導入通路
３６との間の距離２０ｍｍの場合における電磁コイル３
９の配置位置と溶射粒子の基材への付着量との関係を図
３に示す。尚、図３では、電磁コイル３９の配置位置
は、アーク発生部位３７から電磁コイル３９の中央部ま
でのプラズマジェット噴射方向への距離と定義され、電
磁コイル３９の配置位置が図２に示すアーク発生部位の
周りを基準としてその位置よりも左側の場合を正，右側
の場合を負としている。
【００３２】図３から明らかなように、電磁コイルを配
置した本発明では、従来技術の如く電磁コイルを配置し
ない場合よりも、溶射粒子の基材への付着量が多くな
る。これは、電磁コイルに通電することで磁界を発生さ
せてプラズマジェットを絞る方向に力が作用し、プラズ
マジェットの密度が大きくなり、そのプラズマジェット
に供給される溶射粒子の溶融量が多くなるためと考えら
れる。
置した本発明では、従来技術の如く電磁コイルを配置し
ない場合よりも、溶射粒子の基材への付着量が多くな
る。これは、電磁コイルに通電することで磁界を発生さ
せてプラズマジェットを絞る方向に力が作用し、プラズ
マジェットの密度が大きくなり、そのプラズマジェット
に供給される溶射粒子の溶融量が多くなるためと考えら
れる。
【００３３】又、図３から明らかなように、単位時間当
たりの付着量を０．１３ｇ／ｓ以上とするためには、電
磁コイル３９の配置位置を−１３０ｍｍ〜１２０ｍｍに
することが好ましい。又、第２実施例に記載したよう
に、電磁コイル３９の配置位置が０ｍｍの場合（即ち電
磁コイル３９の中央部をアーク発生部位３７と一致させ
た場合）が溶射粒子の付着量が最大となる。これは、磁
界による最大力がアーク発生部位３７に加えられ、プラ
ズマジェット３８の発生部位が一層絞られプラズマジェ
ット３８の密度が最大となり、そのプラズマジェット３
８に供給される溶射粒子の溶融量が最大となるためと考
えられる。
たりの付着量を０．１３ｇ／ｓ以上とするためには、電
磁コイル３９の配置位置を−１３０ｍｍ〜１２０ｍｍに
することが好ましい。又、第２実施例に記載したよう
に、電磁コイル３９の配置位置が０ｍｍの場合（即ち電
磁コイル３９の中央部をアーク発生部位３７と一致させ
た場合）が溶射粒子の付着量が最大となる。これは、磁
界による最大力がアーク発生部位３７に加えられ、プラ
ズマジェット３８の発生部位が一層絞られプラズマジェ
ット３８の密度が最大となり、そのプラズマジェット３
８に供給される溶射粒子の溶融量が最大となるためと考
えられる。
【００３４】上記した溶射装置を用いたプラズマ溶射法
については第１実施例と略同一であるので、その説明は
省略する。
については第１実施例と略同一であるので、その説明は
省略する。
【００３５】以上示したように、第２実施例において
は、噴射ノズル３３の周りに電磁コイル３９を配置した
ので、電磁コイル３９に電流を流して磁界を発生させる
と、フレミングの左手の法則により（電磁力の作用で）
プラズマジェット３８の幅を狭くする方向に力が加わ
り、プラズマジェット３８が絞られることになる。これ
により、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成する必
要のない部分に溶射粒子が付着することを防止できる。
従って、作業工数が短縮する。
は、噴射ノズル３３の周りに電磁コイル３９を配置した
ので、電磁コイル３９に電流を流して磁界を発生させる
と、フレミングの左手の法則により（電磁力の作用で）
プラズマジェット３８の幅を狭くする方向に力が加わ
り、プラズマジェット３８が絞られることになる。これ
により、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成する必
要のない部分に溶射粒子が付着することを防止できる。
従って、作業工数が短縮する。
【００３６】又、噴射ノズル３３の周りに電磁コイル３
９を配置したので、噴射ノズル３３の噴射口３３ｃに接
近した位置に基材（図示せず）を設けることが可能にな
り、占有スペース上有利である。
９を配置したので、噴射ノズル３３の噴射口３３ｃに接
近した位置に基材（図示せず）を設けることが可能にな
り、占有スペース上有利である。
【００３７】又、プラズマ発生部位即ちアーク発生部位
１７の周りに電磁コイル１９の中央部を配置したので、
プラズマジェット３９が最も絞られる。これにより、溶
射粒子の溶融量が最大となり、単位溶射時間当たりの溶
射粒子の付着量を最大にできる。
１７の周りに電磁コイル１９の中央部を配置したので、
プラズマジェット３９が最も絞られる。これにより、溶
射粒子の溶融量が最大となり、単位溶射時間当たりの溶
射粒子の付着量を最大にできる。
【００３８】ここで、溶射粒子の溶融量が最大となるこ
とから、皮膜の表面に不溶の溶射粒子が残留することが
殆どなくなり、その結果、皮膜の緻密度が大きくなると
共にに皮膜の表面が均一な平坦面となる。
とから、皮膜の表面に不溶の溶射粒子が残留することが
殆どなくなり、その結果、皮膜の緻密度が大きくなると
共にに皮膜の表面が均一な平坦面となる。
【００３９】尚、第１，第２実施例は電子部品等への応
用、更に例えば耐摩耗性を要求される内燃機関用ピスト
ンのトップリング溝への溶射、トルクセンサーの必要な
磁歪皮膜の溶射をマスキング無しで効率良く行うことが
出来るものである。
用、更に例えば耐摩耗性を要求される内燃機関用ピスト
ンのトップリング溝への溶射、トルクセンサーの必要な
磁歪皮膜の溶射をマスキング無しで効率良く行うことが
出来るものである。
【００４０】
【発明の効果】請求項１及び２の発明は、以下の如く効
果を有する。
果を有する。
【００４１】プラズマジェットの噴射方向へ磁界を発生
させるよう噴射ノズル，プラズマジェットの内の少なく
とも一方の周りに電磁コイルを配置したので、電磁コイ
ルに電流を流して磁界を発生させると、フレミングの左
手の法則によりプラズマジェットの幅を狭くする方向に
力が加わり、プラズマジェットが絞られることになる。
これにより、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成す
る必要のない部分に溶射粒子が付着することを防止でき
る。従って、作業工数が短縮する。
させるよう噴射ノズル，プラズマジェットの内の少なく
とも一方の周りに電磁コイルを配置したので、電磁コイ
ルに電流を流して磁界を発生させると、フレミングの左
手の法則によりプラズマジェットの幅を狭くする方向に
力が加わり、プラズマジェットが絞られることになる。
これにより、マスキングを用いずに基材の皮膜を形成す
る必要のない部分に溶射粒子が付着することを防止でき
る。従って、作業工数が短縮する。
【００４２】又、前述の如くプラズマジェットが絞られ
るので、プラズマジェットの密度が大きくなり、溶射粒
子の溶融量が多くなる。これにより、溶射時間を長くせ
ずに基材への溶射粒子の付着量を確保できる。
るので、プラズマジェットの密度が大きくなり、溶射粒
子の溶融量が多くなる。これにより、溶射時間を長くせ
ずに基材への溶射粒子の付着量を確保できる。
【００４３】請求項３の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００４４】電磁コイルを噴射ノズルの周りに配置した
ので、前述の請求項２の効果に加えて、噴射ノズルの噴
射口に接近した位置に基材を配置することが可能にな
り、占有スペース上有利になる。
ので、前述の請求項２の効果に加えて、噴射ノズルの噴
射口に接近した位置に基材を配置することが可能にな
り、占有スペース上有利になる。
【００４５】請求項４の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００４６】プラズマ発生部位即ちアーク発生部位の周
りに電磁コイルを配置したので、プラズマジェットが一
層絞られる。これにより、溶射時間を長くせずに基材へ
の溶射粒子の付着量を一層確保できる。
りに電磁コイルを配置したので、プラズマジェットが一
層絞られる。これにより、溶射時間を長くせずに基材へ
の溶射粒子の付着量を一層確保できる。
【図１】第１実施例に係るプラズマ溶射装置の要部断面
図である。
図である。
【図２】第２実施例に係るプラズマ溶射装置の要部断面
図である。
図である。
【図３】第２実施例に係るプラズマ溶射装置における電
磁コイル位置と溶射粒子の付着量との関係を示すグラフ
である。
磁コイル位置と溶射粒子の付着量との関係を示すグラフ
である。
【図４】従来技術に係るプラズマ溶射装置の断面図であ
る。
る。
１０，３０ プラズマ溶射装置 １１ 基材 １２ 皮膜 １３，３３ 噴射ノズル １４，３４ 陰極 １５，３５ 作動ガス導入通路 １６，３６ 溶射粒子導入通路 １７，３７ アーク発生部位 １８，３８ プラズマジェット １９，３９ 電磁コイル
Claims (4)
- 【請求項１】 陽極を有する噴射ノズルと陰極との間に
作動ガスを供給し、前記陽極と前記陰極との間に発生さ
せたアークにより前記作動ガスを超高温のプラズマに
し、前記プラズマに溶射粒子を供給してプラズマジェッ
トにより前記溶射粒子を前記噴射ノズルの噴射口から基
材の表面に向かって噴射して前記基材の表面に皮膜を形
成するプラズマ溶射法において、前記噴射ノズル，プラ
ズマジェットの内の少なくとも一方の周りに電磁コイル
を配置し、前記電磁コイルに電流を流してプラズマジェ
ットの噴射方向へ磁界を発生させたことを特徴とするプ
ラズマ溶射法。 - 【請求項２】 陽極を有する噴射ノズルと、 前記陽極との間で作動ガス導入通路を形成するよう前記
噴射ノズル内に配置され、前記陽極との間でアークを発
生させて作動ガスを超高温のプラズマを生成する陰極
と、 前記プラズマに溶射粒子を導入するための溶射粒子導入
通路と、 前記溶射粒子と共に前記噴射ノズルの噴射口から基材の
表面に向かって噴射されるプラズマジェットとを備えた
プラズマ溶射装置において、 プラズマジェットの噴射方向へ磁界を発生させるよう前
記噴射ノズル，プラズマジェットの内の少なくとも一方
の周りに電磁コイルが配置されていることを特徴とする
プラズマ溶射装置。 - 【請求項３】 前記電磁コイルは、前記噴射ノズルの周
りに配置されていることを特徴とする請求項２記載のプ
ラズマ溶射装置。 - 【請求項４】 前記電磁コイルは、前記陽極と前記陰極
との間のアーク発生部位の周りに配置されていることを
特徴とする請求項２，３記載のプラズマ溶射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6045306A JPH06325895A (ja) | 1993-03-19 | 1994-03-16 | プラズマ溶射法及びプラズマ溶射装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022193 | 1993-03-19 | ||
| JP5-60221 | 1993-03-19 | ||
| JP6045306A JPH06325895A (ja) | 1993-03-19 | 1994-03-16 | プラズマ溶射法及びプラズマ溶射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06325895A true JPH06325895A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=26385282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6045306A Pending JPH06325895A (ja) | 1993-03-19 | 1994-03-16 | プラズマ溶射法及びプラズマ溶射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06325895A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103451589A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-18 | 黑龙江八一农垦大学 | 农机具触土部件非晶纳米晶耐磨涂层材料及等离子喷涂方法 |
| JP5799153B1 (ja) * | 2014-10-23 | 2015-10-21 | 株式会社金星 | プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法 |
| JP2019512068A (ja) * | 2016-02-12 | 2019-05-09 | エリコン サーフェイス ソリューションズ アーゲー，プフェフィコーンＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＡＧ，Ｐｆａｆｆｉｋｏｎ | コーティングによる内燃エンジンのトライボロジーシステム |
| KR20190079625A (ko) | 2016-11-10 | 2019-07-05 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 용사 장치 및 용사 제어 방법 |
| CN112410717A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体喷镀装置和等离子体喷镀方法 |
| DE102020203065A1 (de) | 2020-03-11 | 2021-09-16 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Strukturen auf einem Substrat |
| US11225708B2 (en) | 2016-12-08 | 2022-01-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma spraying device and method for manufacturing battery electrode |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP6045306A patent/JPH06325895A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103451589A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-18 | 黑龙江八一农垦大学 | 农机具触土部件非晶纳米晶耐磨涂层材料及等离子喷涂方法 |
| JP5799153B1 (ja) * | 2014-10-23 | 2015-10-21 | 株式会社金星 | プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法 |
| JP2019512068A (ja) * | 2016-02-12 | 2019-05-09 | エリコン サーフェイス ソリューションズ アーゲー，プフェフィコーンＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＡＧ，Ｐｆａｆｆｉｋｏｎ | コーティングによる内燃エンジンのトライボロジーシステム |
| KR20190079625A (ko) | 2016-11-10 | 2019-07-05 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 용사 장치 및 용사 제어 방법 |
| US11225708B2 (en) | 2016-12-08 | 2022-01-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma spraying device and method for manufacturing battery electrode |
| CN112410717A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体喷镀装置和等离子体喷镀方法 |
| KR20210023701A (ko) | 2019-08-23 | 2021-03-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 용사 장치 및 플라즈마 용사 방법 |
| DE102020203065A1 (de) | 2020-03-11 | 2021-09-16 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Strukturen auf einem Substrat |
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