JPH0726363A - プラズマ発生ガス及び該ガスの金属酸化物のプラズマ溶射への応用 - Google Patents

プラズマ発生ガス及び該ガスの金属酸化物のプラズマ溶射への応用

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JPH0726363A
JPH0726363A JP3065760A JP6576091A JPH0726363A JP H0726363 A JPH0726363 A JP H0726363A JP 3065760 A JP3065760 A JP 3065760A JP 6576091 A JP6576091 A JP 6576091A JP H0726363 A JPH0726363 A JP H0726363A
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Pierre Fauchais
ピエール・フオーシヤイ
Alain Grimaud
アラン・グリモー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長くて均質なプラズマジェットを得ることが
できるプラズマ発生ガスの提供。 【構成】 本発明のプラズマ発生ガスは、ヘリウム，ア
ルゴン及び水素の三成分混合物からなり、少くとも約１
０％の水素を含み、典型的には３０〜７０％のヘリウ
ム、１０〜５０％のアルゴン及び１０〜２５％の、好ま
しくは２０％±５％の水素を含んでいる。金属粉のプラ
ズマ溶射に応用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ発生ガスに関
し、特にプラズマ溶射技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ溶射は、特殊な材料をプラズマ
ジェット中に導入することからなる熱被覆方法であり、
その方法では材料粒子は溶融され、それらが被覆すべき
部片の表面で潰れる前に加速される。主な応用は、耐磨
耗、耐腐食、耐摩擦用被覆堆積物又は熱的及び／又は電
気的障害の役を果たす被覆堆積物の製造である。
【０００３】操作は、大気中（ＡＰＳ法）か、中性ガス
を収容した箱体内（低圧でのＬＰＰＳ法、調整雰囲気で
のＬＰＳ法、調整雰囲気及び調整温度でのＰＴＣ法）か
で行われる。
【０００４】プラズマ溶射のパラメータの調整は、被覆
物の堆積の質と速度が衝突時の粒子の溶融状態に強く依
存するので微妙である。したがって粒子を完全に、しか
し、蒸発を避けるように溶融することが不可欠である。
したがってプラズマジェットの熱伝導率とプラズマジェ
ット中での粒子の滞留時間とを同時に調整することが必
要であり、この時間は特にプラズマジェットの長さによ
って定められる。
【０００５】アルゴン・ヘリウムと同様に、アルゴンと
水素の二成分混合物（典型的にはアルゴン７５〜９５容
量％及び水素５〜２５容量％）からなるプラズマ発生ガ
スはすでに知られている（以下、本明細書中の％はすべ
て容量％である）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、より長いジ
ェットについてより均質なプラズマジェット、すなわち
ジェットの縁部及びトーチ出口でのより長い長さ方向に
あまり弱められない熱勾配を有するプラズマジェットを
得ることができるプラズマ発生ガスを提供することを目
的としている。本発明はまた、特殊な材料のプラズマ溶
射も目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の一つ
の特徴によれば、プラズマ発生ガスは、少くとも約１０
％の水素及び典型的には少くとも約３０％のヘリウムを
含む、ヘリウム、アルゴン、水素の三成分混合物からな
る。本発明によるプラズマ溶射は、上に定義したような
プラズマ発生ガスが用いられ、特殊な材料は金属、典型
的には金属酸化物である。
【０００８】プラズマ溶射に利用されるこのような三成
分混合ガスは、アルゴン・水素の二成分混合ガスに比べ
て、６０％以上、７０％又はそれ以上にも達することの
できる著しく改良された収率（注入された粉体量に対す
る有効に堆積された粉体の百分率）を示す。
【０００９】ヘリウム・アルゴンの二成分混合ガスに比
べて本発明による三成分混合ガスは、プラズマジェット
に一層良好な熱伝導率を与え、このことはより少ないエ
ネルギー費で粒子をより良好に加熱でき、したがって良
好な溶融、被覆すべき部片への堆積物の接着を得ること
によって堆積速度を速めることができ、幅の広い均質な
被覆表面を得ることができる。
【００１０】さらにこのような三成分混合ガスによっ
て、プラズマジェットは大気雰囲気に伴なうポンピング
現象に陥りにくく、このことはＡＰＳ法での使用を容易
にする。本発明による方法は、プラズマの熱伝導率、し
たがって粒子の加熱速度と、プラズマジェットの寸法と
関係があるプラズマの動粘性とを同時に調整できる。
【００１１】本発明による方法は、ある種の被覆堆積物
については比較的安いやり方で得ることができ、幅広い
利用範囲について堆積物は改善された機械的凝集力を有
し、特にもっと広く拡げられた堆積物のいわゆる“ひ
も”を示し、堆積は気孔率の減少と同様にそれぞれ改良
された緻密度、硬度及び接着性を有している。
【００１２】
【実施例】図１のグラフには、本発明によるプラズマ発
生ガスの範囲及び組成が示されている。十字によって示
された組成が図示するように、上に述べた顕著な利点全
体が、ガス容量の８％以上の、好ましくは１０％以上
（線Ｌ１）の水素及び５０％以上（線Ｌ５）のアルゴン
について得られることが実験的に確認された。
【００１３】実験的によい結果を与える組成は、三角形
で表わされた点によって、すなわち２５％以下（線Ｌ
２）の、好ましくは約２０％（±５％）の水素及び３０
％以上（線Ｌ３）のヘリウムについて示されている。
【００１４】したがって三成分混合ガスの組成の範囲
は、３０〜７０％のヘリウム、１０〜５０のアルゴン及
び１０〜２５％の水素、さらに詳しくは３５〜６５％の
ヘリウム、２０〜４５％のアルゴン及び１０〜２５％の
水素、典型的には３５〜６０％のヘリウム、２０〜４０
％のアルゴン及び１０〜２５％の水素である。さらに特
定的には、ヘリウム含有量は５０％±５％であるのが有
利である。
【００１５】実際に入手できるプラズマトーチの寿命を
考慮すると、好ましい組成は、Ｃで表わされる５０％の
ヘリウム、３０％のアルゴン及び２０％の水素を含む組
成である。この組成は、特にアルミナについて７０％に
達する著しく改善された粉末の収率を得ることができ
る。
【００１６】組成Ｂ（６０％のヘリウム、２０％のアル
ゴン及び２０％の水素）はまた、すぐれた結果を提供す
るが、現在のプラズマトーチでは連続使用に限界があ
る。将来の世代のプラズマトーチによって、７０％まで
のヘリウム（線Ｌ４）及び２０〜２５％の水素を含む改
善された組成を工業的に使用できるであろうことは考え
られる。
【００１７】本発明による方法は、アルミナ、ジルコニ
ア、ジルコニアを含むイットリウム酸化物（ＺｒＯ2 Ｙ
2 Ｏ3 ）、シリカ、Ｃｒ2 Ｏ3 （特にブレーキ装置
用）、ＭＣｒＡｌＹ、ＮｉＡｌ型のスーパーアロイ、Ｙ
ＢａＣｕＯ型の超電導体、又はヒドロキシアパタイト
（差込み可能な義歯用）のような金属酸化物の堆積用に
重要な用途がある。
【００１８】本発明を好ましい実施態様について述べた
けれども、本発明はこれに限られるものではなく、むし
ろ当業者には明らかな変形、修正も含むもので、特に表
面の溶接及び熱処理分野のものは含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラズマ発生ガスの好ましい組成
範囲を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−マルテイアル・レジエ フランス国．95540・メリイ・シユル・オ ワーズ．アブニユ・マルセル・ペラン. 69．ル・クロ・ロベル (72)発明者 ピエール・フオーシヤイ フランス国．87000・リモジユ．リユ・ ド・バビロン．58 (72)発明者 アラン・グリモー フランス国．87000・リモジユ．ラ・プレ イヌ・ド・ベイラツク（番地その他表示な し)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヘリウム、アルゴン及び水素の三成分混
    合物からなるプラズマ発生ガスにおいて、該ガスが、少
    くとも約１０％の水素を含むことを特徴とするプラスマ
    発生ガス。
  2. 【請求項２】 前記ガスが、少くとも３０％のヘリウム
    を含むことを特徴とする請求項１記載のプラスマ発生ガ
    ス。
  3. 【請求項３】 前記ガスが、３０〜７０％のヘリウム、
    １０〜５０％のアルゴン及び１０〜２５％の水素を含む
    ことを特徴とする請求項２記載のプラズマ発生ガス。
  4. 【請求項４】 前記ガスが、３５〜６５％のヘリウム、
    ２０〜４５％のアルゴン及び１０〜２５％の水素を含む
    ことを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生ガス。
  5. 【請求項５】 前記ガスが、３５〜６０％のヘリウム、
    ２０〜４０％のアルゴン及び１０〜２５％の水素を含む
    ことを特徴とする請求項４記載のプラズマ発生ガス。
  6. 【請求項６】 前記ガスが、２０％±５％の水素を含む
    ことを特徴とする請求項５記載のプラズマ発生ガス。
  7. 【請求項７】 前記ガスが、５０％±５％のヘリウムを
    含むことを特徴とする請求項６記載のプラズマ発生ガ
    ス。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項に記載
    のプラズマ発生ガスの少くとも１種の金属粉のプラズマ
    溶射への応用。
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