JPH11222662A - 溶射装置および溶射方法 - Google Patents

溶射装置および溶射方法

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JPH11222662A
JPH11222662A JP10022369A JP2236998A JPH11222662A JP H11222662 A JPH11222662 A JP H11222662A JP 10022369 A JP10022369 A JP 10022369A JP 2236998 A JP2236998 A JP 2236998A JP H11222662 A JPH11222662 A JP H11222662A
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JP
Japan
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thermal spraying
thermal
melting
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sprayed
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Takeshi Sato
健 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高融点物質による高硬度の被膜を得るととも
に、溶射による被膜の膜厚の増大を図る。 【解決手段】 燃料と酸素ガスとからなる混合ガスを導
入して該混合ガスを燃焼する燃焼室2と、該燃焼室2に
配されて混合ガスに点火する点火手段21と、発生した
燃焼ガスを噴出して高速フレームFを形成する膨張ノズ
ル3と、該高速フレームに投入するセラミックスとされ
る溶射材を溶融する溶融手段4とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶射装置および溶
射方法に係り、特に、セラミックス等の溶射に用いて好
適な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、HVOF(high velocity ox
ygen fuel ;高速フレーム溶射)により、金属等を溶射
することが行われていた。このような溶射装置Gとして
は、図3に示すように、プロピレン、水素、プロパン等
の燃料と酸素との燃焼ガスを、燃焼室G1に導入して点
火手段G2により点火し、膨張ノズルG3から噴出する
とともに、金属等の溶射材を図3に矢印Mで示すように
添加することにより高速フレーム溶射をおこなうもので
ある。また、プラズマガスを利用したプラズマ溶射を利
用する場合があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
溶射装置では、溶射材が、Mach3〜6の高速で溶射
されるため、気孔が生じにくく高硬度の被膜を得ること
ができるが、フレーム中の温度が最高2700℃程度と
セラミックスの融点である2000℃〜3000℃と同
等または低いため、セラミックスを瞬時に溶射すること
ができないため、セラミックスを溶射材とする溶射には
使用できなかった。また、プラズマ溶射の場合には、セ
ラミックスの融点まで加熱することが可能であるが、溶
射材が、Mach1以下の速度で溶射されるため、高硬
度の被膜を得ることが困難であった。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。 高融点物質による高硬度の被膜を得ること。 傾斜機能材を得ること。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料と酸素ガ
スとからなる混合ガスを導入して該混合ガスを燃焼する
燃焼室と、該燃焼室に配されて混合ガスに点火する点火
手段と、発生した燃焼ガスを噴出して高速フレームを形
成する膨張ノズルと、該高速フレームに投入する溶射材
を溶融する溶融手段とを具備する溶射装置により溶射を
おこなうという技術により上記課題を解決した。また、
本発明において、前記膨張ノズルには、溶射材を供給す
る溶射材供給手段が接続され、前記膨張ノズルに溶射材
を供給して溶射をおこなうという技術を採用することが
できる。本発明において、前記溶射材としては、セラミ
ックスが適用される技術が適応される。また、本発明で
は、前記溶射材が、少なくとも2種類以上とされて、そ
の供給比が被溶射位置に対して傾斜可能とされる技術が
採用される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る溶射装置およ
び溶射方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1ないし図2において、符号1は溶融装置、2は燃焼
室、3は膨張ノズル、4は溶融手段、Hは被溶射表面で
ある。
【0007】溶融装置1は、図1に示すように、溶射ガ
ン1Aと、溶融手段4とを有するものとされ、溶射ガン
1Aが、燃料と酸素ガスとからなる混合ガスを導入して
該混合ガスを燃焼する燃焼室2と、発生した燃焼ガスを
噴出して高速フレームFを形成する膨張ノズル3とを具
備するものとされる。
【0008】燃焼室2には、混合ガスに点火する点火手
段(点火プラグ)21が燃焼室2内部に配され、燃料を
供給する燃料供給手段22と、酸素ガスを供給する酸素
ガス供給手段23とが接続される。
【0009】前記燃料としては、水素ガス、プロパン、
プロピレン、灯油等が適用される。膨張ノズル3には、
例えば金属等とされる低融点の溶射材を供給するための
溶射材供給手段31が接続される。この溶射材供給手段
31は、接続しない構成とすることも可能である。
【0010】溶融手段4は、高速フレームを形成する膨
張ノズル3の下流側に位置してセラミックス等の高融点
の溶射材を溶融して高速フレームFに投入するものとさ
れ、該高融点の溶射材を供給するための溶射材供給手段
41が接続される。溶融手段4としては、例えばアセチ
レンバーナかまたは、プラズマガンが適用され、アセチ
レンと酸素等またはプラズマ等の熱源を供給する、熱源
供給手段42が接続される。
【0011】このような溶射装置1においては、燃料供
給手段22によって燃料を供給し、かつ、酸素ガス供給
手段23により酸素ガスを供給して混合し、該混合ガス
を燃焼室2に導入して、該混合ガスに点火プラグ21に
よって点火して、燃焼ガスを膨張ノズル3から噴出させ
ることで高速フレームFを形成する。このとき、高速フ
レームFの温度は、2500℃〜2700℃程度とさ
れ、膨張ノズル3からの噴出速度が、Mach3〜Ma
ch6程度に設定される。そして、熱源供給手段42に
より熱源を溶融手段4に供給するとともに、溶射材供給
手段41により高融点の溶射材を溶融手段4に供給して
溶融する。このとき、溶融材の温度は、セラミックスの
融点とされる2000℃〜3000℃程度以上に設定さ
れて、この溶融した溶射材を高速フレームFに滴下する
ことにより、高速フレームFに連続的または間欠的に供
給して図2に示す被溶射表面Hに溶射をおこなう。
【0012】上述のようにおこなった溶射においては、
溶射材がMach3〜Mach6程度の高速フレームF
により、被溶射表面Hに溶射されるため、気泡が生じに
くく、形成される溶射被膜を、緻密でかつ高硬質なもの
とすることができる、また、高速フレームFにより高速
で溶射を行うため、前処理としてブラストすることなく
溶射ができ、かつ、溶射による被膜の膜厚の増大を図る
ことができる。
【0013】なお、金属等の低融点の溶射材を溶射材供
給手段31により膨張ノズル3に供給し、セラミックス
等の高融点の溶融材を溶融手段4から高速フレームFに
供給して、これら2種類以上の溶融材の溶射を行うこと
ができる。さらに、上述した高融点の溶射材および低融
点の溶融材を供給する際に、いずれの溶融材も1種類以
上とすることが可能であり、かつ、これらの供給比を被
溶射表面Hの被溶射位置によって所定の割合に傾斜させ
ることにより、硬度等の条件を被溶射位置によって変化
させて、傾斜機能材を得ることができる。
【0014】例えば、上述のように、低融点の溶射材を
溶射材供給手段31により膨張ノズル3に供給し、高融
点の溶融材を溶融手段4から高速フレームFに供給して
溶射を行う際に、図2に示すように、被溶射表面Hの被
溶射位置H1においては、金属のみを溶射材供給手段3
1により膨張ノズル3に供給して溶射をおこなうととも
に、該被溶射位置H1から被溶射位置H2,H3を経て
被溶射位置H4にいたる被溶射位置の移動に伴って、セ
ラミックスの供給量を徐々に増やしながら溶融手段4か
ら高速フレームFに供給して溶射をおこなう。このと
き、被溶射位置H1から被溶射位置H4に向かって、硬
度が増加し、被溶射位置H4においては最高硬度を有す
る溶射被膜をもつような傾斜機能材を得ることができ
る。
【0015】また、金属等およびセラミックス等とされ
る例えば2種類以上の溶融材を溶射溶融手段4により高
速フレームFに供給し、これらの溶射材の溶射を行うこ
とができる。また、上述した金属等およびセラミックス
等とされる2種類以上の溶射材を同時に供給する際に、
その供給比を被溶射表面Hの被溶射位置によって所定の
割合に傾斜させることにより、硬度等の条件を被溶射位
置によって変化させて、傾斜機能材を得ることができ
る。
【0016】また、溶融手段4において、溶融した高融
点の溶融材を高速フレームFに供給する際に、溶融材を
高速フレームFに滴下することにより供給したが、図2
に示すように、溶融手段4に噴射手段5等を配して、溶
融材を噴射することにより溶融材を高速フレームFに供
給することなど、他の供給方法により溶融材を高速フレ
ームFに供給することも可能である。
【0017】〔実施例〕次に、本発明の具体的な事例を
以下に実施例として示す。実施例としてニッケル基合金
等とされる基材表面に溶射装置を使用して、溶射被膜を
形成した。ここでは、その溶射の際の条件を以下のよう
に設定した。 基材(被溶射表面)材質:ニッケル基合金 溶射材:アルミナ 溶射材の溶融温度:2000℃〜2100℃ 溶射ガン燃料:水素ガス 高速フレーム速度:Mach4 高速フレーム温度:2500℃〜2700℃ また、比較例として、プラズマガンによる溶射を以下の
条件でおこなった。 基材(被溶射表面)材質:ニッケル基合金 溶射材:アルミナ 溶射材の溶融温度:2000℃〜2100℃ プラズマ速度:Mach1 プラズマ温度:10000℃〜20000℃
【0018】上記のような条件による溶射をおこない、
以下に示す結果を得た。 実施例 形成した溶射被膜厚さ:0.4mm〜0.5mm 溶射被膜の硬度:HV(300g)1200 比較例 形成した溶射被膜厚さ:0.4mm〜0.5mm 溶射被膜の硬度:HV(300g)900
【0019】この結果、本発明の溶射装置および溶射方
法によれば、セラミックスの溶射に際しては、形成され
た溶射被膜の硬度を向上することができる。
【0020】
【発明の効果】本発明の溶射装置および溶射方法によれ
ば、以下の効果を奏する。 (1)溶融手段によりセラミックスとされる高融点の溶
融材を溶融して、高速フレームに投入して溶射をおこな
うため、高融点の溶融材による高硬度の被膜を得ること
ができる。 (2)例えば金属およびセラミックスとされる2種類以
上の溶射材を同時に供給して溶射する際に、その供給比
を被溶射箇所の位置によって所定の割合に傾斜させて、
硬度等の条件を変化させることにより、傾斜機能材を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る溶射装置および溶射方法の一実
施形態を示す一部断面視した正面図である。
【図2】 本発明に係る溶射装置の他の実施形態および
被溶射表面を示す正面図である。
【図3】 従来の溶射装置を示す正面図である。
【符号の説明】
1…溶融装置 1A…溶射ガン 2…燃焼室 21…点火手段(点火プラグ) 22…燃料供給手段 23…酸素ガス供給手段 3…膨張ノズル 31…溶射材供給手段 4…溶融手段 41…溶射材供給手段 42…熱源供給手段 5…噴射手段 F…高速フレーム H…被溶射表面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料と酸素ガスとからなる混合ガスを導
    入して該混合ガスを燃焼する燃焼室と、該燃焼室に配さ
    れて混合ガスに点火する点火手段と、発生した燃焼ガス
    を噴出して高速フレームを形成する膨張ノズルと、該高
    速フレームに投入する溶射材を溶融する溶融手段とを具
    備することを特徴とする溶射装置。
  2. 【請求項2】 前記溶射材が、セラミックスとされるこ
    とを特徴とする請求項1記載の溶射装置。
  3. 【請求項3】 前記膨張ノズルには、溶射材を供給する
    溶射材供給手段が接続されることを特徴とする請求項1
    記載の溶射装置。
  4. 【請求項4】 燃焼室に、燃料と酸素ガスとからなる混
    合ガスを導入し、該混合ガスに点火して燃焼させ、燃焼
    ガスを膨張ノズルから噴出させることで高速フレームを
    形成し、該高速フレームに溶融した溶射材を投入するこ
    とにより溶射をおこなうことを特徴とする溶射方法。
  5. 【請求項5】 前記膨張ノズルに溶射材を供給して溶射
    をおこなうことを特徴とする請求項4記載の溶射方法。
  6. 【請求項6】 前記溶射材が、少なくとも2種類以上と
    されることを特徴とする請求項4または5記載の溶射方
    法。
JP10022369A 1998-02-03 1998-02-03 溶射装置および溶射方法 Revoked JPH11222662A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003512172A (ja) * 1999-10-28 2003-04-02 エアロスター・コーティングズ・ソシエダッド・リミターダ 高周波パルス・レートおよび高生産性デトネーション・スプレー・ガン
KR100859672B1 (ko) 2007-12-31 2008-09-23 주식회사 코미코 용사 코팅 방법
JP2020037720A (ja) * 2018-09-03 2020-03-12 トーカロ株式会社 溶射皮膜の形成方法、高速フレーム溶射装置、及び高速フレーム溶射用ノズル
CN112695267A (zh) * 2020-12-28 2021-04-23 郑州立佳热喷涂机械有限公司 气体点火式内孔超音速喷枪

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