JPH07201497A - 同軸型電磁加速式溶射装置 - Google Patents
同軸型電磁加速式溶射装置Info
- Publication number
- JPH07201497A JPH07201497A JP5353864A JP35386493A JPH07201497A JP H07201497 A JPH07201497 A JP H07201497A JP 5353864 A JP5353864 A JP 5353864A JP 35386493 A JP35386493 A JP 35386493A JP H07201497 A JPH07201497 A JP H07201497A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極と電極間の絶縁状態を空間により確実に
確保して、材料に不純物が混入したり、絶縁破壊のない
同軸型電磁加速式溶射装置を提供せんとするものであ
る。 【構成】 本発明の同軸型電磁加速式溶射装置１は、棒
状の中心電極２と、この中心電極と同軸で、かつ、その
外周を囲繞するように筒状電極３を配置し、一端側に溶
射材の供給口３ａを、又、他端側に溶射口７を設け、前
記両電極２、３により形成される電極空間Ｓ１、Ｓ２を
溶射材の供給側３ａから溶射口７に向かって連続に狭小
（Ｓ１＞Ｓ２）となるように形成せしめたものである。
確保して、材料に不純物が混入したり、絶縁破壊のない
同軸型電磁加速式溶射装置を提供せんとするものであ
る。 【構成】 本発明の同軸型電磁加速式溶射装置１は、棒
状の中心電極２と、この中心電極と同軸で、かつ、その
外周を囲繞するように筒状電極３を配置し、一端側に溶
射材の供給口３ａを、又、他端側に溶射口７を設け、前
記両電極２、３により形成される電極空間Ｓ１、Ｓ２を
溶射材の供給側３ａから溶射口７に向かって連続に狭小
（Ｓ１＞Ｓ２）となるように形成せしめたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、材料を火花放電等によ
り溶融してプラズマ化した後、電磁力により加速して前
方に溶射し、前方の被処理体上に皮膜を形成する溶射装
置に関する。
り溶融してプラズマ化した後、電磁力により加速して前
方に溶射し、前方の被処理体上に皮膜を形成する溶射装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電磁加速式溶射装置について、図
３乃至図５により説明する。まず始めに、図３により、
電磁加速の原理を簡単に説明する。電磁加速装置Ｄは、
二つの電極５１・５２と、飛翔体５３と、導電性物質で
あるアーマチャ５４とを備えており、電源により、図示
矢印方向に電流Ｉをアーマチャ５４を経由して電極５１
・５２に流すと、電極５１・５２には右ネジの方向に矢
印Ｂの如く磁場Ｂを形成する。その時、アーマチャ５４
を流れる電流Ｉは、この磁場Ｂを横切るため、この磁場
Ｂとアーマチャ５４を流れる電流Ｉに垂直な方向に電磁
力Ｆが働き、アーマチャ５４及び飛翔体５３は、電磁力
Ｆの方向に加速される。そして、電極５１・５２に沿っ
て飛翔体５３が射出されるのである。この時のアーマチ
ャ５４として、金属を溶融してプラズマ化したものや、
飛翔体５３が導電性のものであれば、アーマチャを兼用
したものが用いられる。
３乃至図５により説明する。まず始めに、図３により、
電磁加速の原理を簡単に説明する。電磁加速装置Ｄは、
二つの電極５１・５２と、飛翔体５３と、導電性物質で
あるアーマチャ５４とを備えており、電源により、図示
矢印方向に電流Ｉをアーマチャ５４を経由して電極５１
・５２に流すと、電極５１・５２には右ネジの方向に矢
印Ｂの如く磁場Ｂを形成する。その時、アーマチャ５４
を流れる電流Ｉは、この磁場Ｂを横切るため、この磁場
Ｂとアーマチャ５４を流れる電流Ｉに垂直な方向に電磁
力Ｆが働き、アーマチャ５４及び飛翔体５３は、電磁力
Ｆの方向に加速される。そして、電極５１・５２に沿っ
て飛翔体５３が射出されるのである。この時のアーマチ
ャ５４として、金属を溶融してプラズマ化したものや、
飛翔体５３が導電性のものであれば、アーマチャを兼用
したものが用いられる。
【０００３】この様な電磁加速装置Ｄを応用した従来の
電磁加速式溶射装置５６として、図４に示されているも
のが知られており、この場合のアーマチャは導電性の金
属材料を溶融してプラズマ化した飛翔体が兼用されてい
る。又、二つの電極５１・５２として導電性のレール５
１・５２が用いられている。この為、従来の電磁加速式
溶射装置５６はレール型電磁加速式溶射装置５６と呼ば
れる。図４において、５７は導電性の金属材料が粉末化
されて供給される材料供給口、５８・５９は粉末材料を
溶融してプラズマ化する電極、６０は絶縁体、６１・６
２は導電性レール５１・５２の絶縁状態を確保するため
の絶縁レールである。尚、図５は、図４のＥ−Ｅ断面図
である。
電磁加速式溶射装置５６として、図４に示されているも
のが知られており、この場合のアーマチャは導電性の金
属材料を溶融してプラズマ化した飛翔体が兼用されてい
る。又、二つの電極５１・５２として導電性のレール５
１・５２が用いられている。この為、従来の電磁加速式
溶射装置５６はレール型電磁加速式溶射装置５６と呼ば
れる。図４において、５７は導電性の金属材料が粉末化
されて供給される材料供給口、５８・５９は粉末材料を
溶融してプラズマ化する電極、６０は絶縁体、６１・６
２は導電性レール５１・５２の絶縁状態を確保するため
の絶縁レールである。尚、図５は、図４のＥ−Ｅ断面図
である。
【０００４】従来のレール型電磁加速式溶射装置５６
は、放電装置Ｃにおいて、供給口５７から供給された導
電性の粉末金属材料が、電極５８・５９を通電してアー
ク放電等により、プラズマ化する。そして、電磁加速装
置Ｄにおいて、プラズマ化された材料を加速し、溶射口
６３からプラズマ材料を溶射し、溶射口６３前方の被処
理体上に皮膜を形成する。
は、放電装置Ｃにおいて、供給口５７から供給された導
電性の粉末金属材料が、電極５８・５９を通電してアー
ク放電等により、プラズマ化する。そして、電磁加速装
置Ｄにおいて、プラズマ化された材料を加速し、溶射口
６３からプラズマ材料を溶射し、溶射口６３前方の被処
理体上に皮膜を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレール型電磁加速式溶射装置５６は、プラズ
マ化された材料の温度が高いため、導電性レール５１・
５２の絶縁状態を確保するための絶縁レール６１・６２
が溶融し、プラズマ化された材料に混入して皮膜の純度
を下げるという問題を有しており、又、プラズマ化され
た材料が絶縁レール６１・６２に付着して導電性レール
５１・５２の絶縁状態を破壊するため、定期的に絶縁レ
ール６１・６２に付着した材料を除去しなければならず
連続溶射が出来ないために厚い皮膜を得ることができな
いという問題も有している。更に、アーク発生後、プラ
ズマが加速される過程で高温の中性ガスが存在すると、
リストライクが発生し易く、プラズマの速度増大の障害
になるという問題も有している。
うな従来のレール型電磁加速式溶射装置５６は、プラズ
マ化された材料の温度が高いため、導電性レール５１・
５２の絶縁状態を確保するための絶縁レール６１・６２
が溶融し、プラズマ化された材料に混入して皮膜の純度
を下げるという問題を有しており、又、プラズマ化され
た材料が絶縁レール６１・６２に付着して導電性レール
５１・５２の絶縁状態を破壊するため、定期的に絶縁レ
ール６１・６２に付着した材料を除去しなければならず
連続溶射が出来ないために厚い皮膜を得ることができな
いという問題も有している。更に、アーク発生後、プラ
ズマが加速される過程で高温の中性ガスが存在すると、
リストライクが発生し易く、プラズマの速度増大の障害
になるという問題も有している。
【０００６】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、電極と電極間の絶縁状態を空間により確実に確保
して、材料に不純物が混入したり、絶縁破壊のない同軸
型電磁加速式溶射装置を提供せんとするものである。
題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、電極と電極間の絶縁状態を空間により確実に確保
して、材料に不純物が混入したり、絶縁破壊のない同軸
型電磁加速式溶射装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の同軸型電磁加速式溶射装置は、棒状の中心
電極と、この中心電極と同軸で、かつ、その外周を囲繞
するように筒状電極を配置し、一端側に溶射材の供給口
を、又、他端側に溶射口を設け、前記両電極により形成
される電極空間を溶射材の供給側から溶射口に向かって
連続に狭小となるように形成せしめたものである。
に、本発明の同軸型電磁加速式溶射装置は、棒状の中心
電極と、この中心電極と同軸で、かつ、その外周を囲繞
するように筒状電極を配置し、一端側に溶射材の供給口
を、又、他端側に溶射口を設け、前記両電極により形成
される電極空間を溶射材の供給側から溶射口に向かって
連続に狭小となるように形成せしめたものである。
【０００８】
【作用】上記手段によると、二電極間を絶縁する絶縁物
を使用せずに、二電極間の絶縁状態を空間により確保
し、絶縁物が溶融して材料に混入することをなくす。
又、絶縁物への材料付着による絶縁破壊もなくなり連続
溶射を可能にする。
を使用せずに、二電極間の絶縁状態を空間により確保
し、絶縁物が溶融して材料に混入することをなくす。
又、絶縁物への材料付着による絶縁破壊もなくなり連続
溶射を可能にする。
【０００９】更に、電極空間が溶射材の供給側から溶射
口に向かって連続に狭小であると、最もリストライクの
発生し易い供給口側でのリストライク発生を少なくす
る。
口に向かって連続に狭小であると、最もリストライクの
発生し易い供給口側でのリストライク発生を少なくす
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の同軸型電磁加速式溶射装置１を示
す図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１に
おいて、２は中心電極、３は筒状電極、４は導電性の金
属材料、５・６は絶縁体である。
する。図１は本発明の同軸型電磁加速式溶射装置１を示
す図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１に
おいて、２は中心電極、３は筒状電極、４は導電性の金
属材料、５・６は絶縁体である。
【００１１】中心電極２は、図２に示すように断面が円
の棒状電極で、直径が一端側から他端側へ徐々に小さく
なるように、その厚みを他端側の先端に向けて徐々に薄
くし、それに沿うように筒状電極３の厚みを他端側の先
端に向けて徐々に厚くし、図２に示すように電極間に空
間Ｓを開けて、中心電極２が筒状電極３内に同軸上に挿
入されて筒状電極３により、その外周が囲繞されてい
る。そして、一端側は溶射材の供給口３ａ、他端側は溶
射口７、中間部は加速通路８となっており、前記両電極
２、３により形成される電極空間Ｓは溶射材の供給側３
ａから溶射口７に向かって連続的に狭小となっている
（Ｓ１＞Ｓ２）。中心電極２は陽極、筒状電極３は負極
であり、アーマチャとしてのプラズマ化された材料４ａ
を経由して図示矢印方向に電流が流れるようになってい
る。材料供給口３ａは、図２に示すように、筒状電極３
の上下左右の四方向に設けられている。
の棒状電極で、直径が一端側から他端側へ徐々に小さく
なるように、その厚みを他端側の先端に向けて徐々に薄
くし、それに沿うように筒状電極３の厚みを他端側の先
端に向けて徐々に厚くし、図２に示すように電極間に空
間Ｓを開けて、中心電極２が筒状電極３内に同軸上に挿
入されて筒状電極３により、その外周が囲繞されてい
る。そして、一端側は溶射材の供給口３ａ、他端側は溶
射口７、中間部は加速通路８となっており、前記両電極
２、３により形成される電極空間Ｓは溶射材の供給側３
ａから溶射口７に向かって連続的に狭小となっている
（Ｓ１＞Ｓ２）。中心電極２は陽極、筒状電極３は負極
であり、アーマチャとしてのプラズマ化された材料４ａ
を経由して図示矢印方向に電流が流れるようになってい
る。材料供給口３ａは、図２に示すように、筒状電極３
の上下左右の四方向に設けられている。
【００１２】本実施例では、加速通路８は溶射口７に向
かって電極の中心軸に絞るように形成されているので、
この加速通路８を通ってプラズマ化された材料４ａは溶
射口７から被処理体１０上の電極の中心軸Ｏに向かって
溶射され、溶射口７前方の被処理体１０上に、中心の抜
けのない円状の皮膜を形成する。更に、中心電極２の溶
射口７側の先端の厚みが薄く軽くなるため、中心電極２
と筒状電極３とを同軸上に支持し易い。
かって電極の中心軸に絞るように形成されているので、
この加速通路８を通ってプラズマ化された材料４ａは溶
射口７から被処理体１０上の電極の中心軸Ｏに向かって
溶射され、溶射口７前方の被処理体１０上に、中心の抜
けのない円状の皮膜を形成する。更に、中心電極２の溶
射口７側の先端の厚みが薄く軽くなるため、中心電極２
と筒状電極３とを同軸上に支持し易い。
【００１３】又、溶射口７前方の被処理体１０上に、中
心が抜けたリング状の皮膜を形成する場合は、中心電極
２の断面円の径が溶射材の供給口３ａから、溶射口７側
へ徐々に大きくなるように、その厚みを溶射口７側の先
端に向けて徐々に厚くし、それに沿うように筒状電極３
の厚みを溶射口７側の先端に向けて徐々に薄くし、電極
間に空間Ｓを開けて、中心電極２を筒状電極３内に同軸
上に挿入し、加速通路８を溶射口７に向かって電極の中
心軸からラッパ状に開くように形成するとよい。この場
合も、前記両電極２、３により形成される電極空間Ｓは
溶射材の供給側３ａから溶射口７に向かって連続的に狭
小とする（Ｓ１＞Ｓ２）。
心が抜けたリング状の皮膜を形成する場合は、中心電極
２の断面円の径が溶射材の供給口３ａから、溶射口７側
へ徐々に大きくなるように、その厚みを溶射口７側の先
端に向けて徐々に厚くし、それに沿うように筒状電極３
の厚みを溶射口７側の先端に向けて徐々に薄くし、電極
間に空間Ｓを開けて、中心電極２を筒状電極３内に同軸
上に挿入し、加速通路８を溶射口７に向かって電極の中
心軸からラッパ状に開くように形成するとよい。この場
合も、前記両電極２、３により形成される電極空間Ｓは
溶射材の供給側３ａから溶射口７に向かって連続的に狭
小とする（Ｓ１＞Ｓ２）。
【００１４】導電性の金属材料４は、ワイヤ形状をして
おり、筒状電極３の四方向に設けられた材料供給口３ａ
に挿入され、適宜、筒状電極の中心軸方向に押圧され加
速通路８内に供給され、ある一定の電圧に達すると火花
放電し、プラズマ化する。このプラズマ４ａ発生の制御
は、中心電極とワイヤ形状の材料４の先端との距離を一
定に保つように自動制御すると、パッシェンの法則によ
り、電極間が一定電圧に達した時に自動的にアーク放電
が開始する間欠式の連続溶射が可能となる。ちなみに、
パッシェンの法則とは、アーク開始電圧が気体圧力と電
極間距離との積の関数で表されることを示している法則
で、例えば、大気中ではワイヤの先端と中心電極間距離
を１ｍｍに設定すると、８ｋＶでアークが開始する。
尚、電源として、間欠式の大電流供給電源、例えばコン
パルセータ等を用いると、ワイヤ形状の材料４の先端と
の距離を一定に保つように自動制御することなく、材料
４の先端を中心電極に当接させたままでプラズマ４ａ発
生の制御を行うことができる。
おり、筒状電極３の四方向に設けられた材料供給口３ａ
に挿入され、適宜、筒状電極の中心軸方向に押圧され加
速通路８内に供給され、ある一定の電圧に達すると火花
放電し、プラズマ化する。このプラズマ４ａ発生の制御
は、中心電極とワイヤ形状の材料４の先端との距離を一
定に保つように自動制御すると、パッシェンの法則によ
り、電極間が一定電圧に達した時に自動的にアーク放電
が開始する間欠式の連続溶射が可能となる。ちなみに、
パッシェンの法則とは、アーク開始電圧が気体圧力と電
極間距離との積の関数で表されることを示している法則
で、例えば、大気中ではワイヤの先端と中心電極間距離
を１ｍｍに設定すると、８ｋＶでアークが開始する。
尚、電源として、間欠式の大電流供給電源、例えばコン
パルセータ等を用いると、ワイヤ形状の材料４の先端と
の距離を一定に保つように自動制御することなく、材料
４の先端を中心電極に当接させたままでプラズマ４ａ発
生の制御を行うことができる。
【００１５】絶縁体５は、中心電極を横方向に筒状電極
と同軸上の一定高さに支持している。絶縁体６は、筒状
電極を中心電極との空間Ｓを保つように横方向に一定の
高さで支持している。
と同軸上の一定高さに支持している。絶縁体６は、筒状
電極を中心電極との空間Ｓを保つように横方向に一定の
高さで支持している。
【００１６】上述構造の同軸型電磁加速式溶射装置１
は、放電部Ｇにおいて、中心電極及び筒状電極間の電圧
が或る一定の電圧に達すると、供給口３ａから供給され
た導電性の金属材料４がプラズマ化して、飛翔体を兼ね
たプラズマアーマチャ４ａとなる。そして、電磁加速部
Ｈにおいて、飛翔体を兼ねたプラズマアーマチャ４ａが
加速通路８内で、中心電極及び筒状電極間の電磁力によ
り電磁加速され、溶射口７から溶射される。そして、溶
射口７前方の被処理体上に皮膜を形成する。
は、放電部Ｇにおいて、中心電極及び筒状電極間の電圧
が或る一定の電圧に達すると、供給口３ａから供給され
た導電性の金属材料４がプラズマ化して、飛翔体を兼ね
たプラズマアーマチャ４ａとなる。そして、電磁加速部
Ｈにおいて、飛翔体を兼ねたプラズマアーマチャ４ａが
加速通路８内で、中心電極及び筒状電極間の電磁力によ
り電磁加速され、溶射口７から溶射される。そして、溶
射口７前方の被処理体上に皮膜を形成する。
【００１７】
【発明の効果】この様な本発明の同軸型電磁加速式溶射
装置は、二電極が、二電極間を絶縁する絶縁物を使用せ
ずに、二電極間の絶縁状態を空間により確保しているの
で、絶縁物が溶融して材料に混入することがなく、純度
の高い皮膜を得ることができる。そして、絶縁物への材
料付着による絶縁破壊もないので、定期的に装置を止め
て付着材料の除去作業をする必要もなく、連続しての溶
射が可能になる。その結果、純度の高い厚い皮膜を得る
ことができる。
装置は、二電極が、二電極間を絶縁する絶縁物を使用せ
ずに、二電極間の絶縁状態を空間により確保しているの
で、絶縁物が溶融して材料に混入することがなく、純度
の高い皮膜を得ることができる。そして、絶縁物への材
料付着による絶縁破壊もないので、定期的に装置を止め
て付着材料の除去作業をする必要もなく、連続しての溶
射が可能になる。その結果、純度の高い厚い皮膜を得る
ことができる。
【００１８】更に、アーク発生後、プラズマが加速され
る過程で高温の中性ガスが存在すると、リストライクが
発生し易く、プラズマの速度増大の障害になるが、両電
極間空間の材料供給口側の一端を開放することにより中
性ガスを除去すること、及び、両電極間の空間を供給口
から溶射口に向けて徐々に狭めてゆくことにより最もリ
ストライクの発生し易い供給口でのリストライク発生を
少なくすることも可能である。
る過程で高温の中性ガスが存在すると、リストライクが
発生し易く、プラズマの速度増大の障害になるが、両電
極間空間の材料供給口側の一端を開放することにより中
性ガスを除去すること、及び、両電極間の空間を供給口
から溶射口に向けて徐々に狭めてゆくことにより最もリ
ストライクの発生し易い供給口でのリストライク発生を
少なくすることも可能である。
【００１９】又、二電極が軸対称であるため、二電極間
に生じる電磁力による反発力が溶射装置の上下左右でキ
ャンセルされ、電極として導電性レールを平行に設ける
よりも電極間に生じる電磁力による反発力が少ない。従
って、溶射装置を支える大重量のアンビル、ボルト等の
構造が必要でなくなり、装置全体として軽量化する。
に生じる電磁力による反発力が溶射装置の上下左右でキ
ャンセルされ、電極として導電性レールを平行に設ける
よりも電極間に生じる電磁力による反発力が少ない。従
って、溶射装置を支える大重量のアンビル、ボルト等の
構造が必要でなくなり、装置全体として軽量化する。
【図１】本発明の同軸型電磁加速式溶射装置の実施例を
示す図である。
示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】電磁加速の原理を説明する図である。
【図４】従来の同軸型電磁加速式溶射装置の実施例を示
す図である。
す図である。
【図５】図４のＥ−Ｅ断面図である。
１ 同軸型電磁加速式溶射装置 ２ 中心電極 ３ 筒状電極 ３ａ 供給口 ４ 材料 ４ａ プラズマ ７ 溶射口 ８ 加速通路 Ｓ１、Ｓ２ 空間
Claims (1)
- 【請求項１】 棒状の中心電極と、この中心電極と同軸
で、かつ、その外周を囲繞するように筒状電極を配置
し、一端側に溶射材の供給口を、又、他端側に溶射口を
設け、前記両電極により形成される電極空間を溶射材の
供給側から溶射口に向かって連続に狭小となるように形
成せしめたことを特徴とする同軸型電磁加速溶射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353864A JPH07201497A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 同軸型電磁加速式溶射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353864A JPH07201497A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 同軸型電磁加速式溶射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201497A true JPH07201497A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18433744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5353864A Pending JPH07201497A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 同軸型電磁加速式溶射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07201497A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1011877A4 (en) * | 1997-06-20 | 2002-02-27 | Univ Texas | METHOD AND APPARATUS FOR FORMING AN ELECTROMAGNETIC POWDER DEPOSIT |
| JP2012517085A (ja) * | 2009-02-04 | 2012-07-26 | ジェネラル フュージョン インコーポレイテッド | プラズマを圧縮するためのシステム及び方法 |
| JP2014523611A (ja) * | 2011-06-17 | 2014-09-11 | ザ キュレーターズ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミズーリ | 自己閉じ込め型高密度空気プラズマを発生させるためのシステムおよび方法 |
| US8891719B2 (en) | 2009-07-29 | 2014-11-18 | General Fusion, Inc. | Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP5353864A patent/JPH07201497A/ja active Pending
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