JPS63206459A

JPS63206459A - プラズマ溶射方法

Info

Publication number: JPS63206459A
Application number: JP62039877A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Kawamura; 河村　伸彦; Yoshio Machida; 町田　芳雄; Koushi Sei; 清　興至
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1988-08-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は酸化物セラミックス等融点の高い難溶融材料の
溶射に好適なプラズマ溶射方法に関する。

〔従来の技術〕

プラズマ溶射は高融点材料、例えばモリブデン、タング
ステン、タングステンカーバイド、チタンカーバイドな
どの溶射に適し、耐食、耐酸化、耐摩耗用の被覆を形成
するため広く用いられており、特に機械部品分野に重要
である。

従来、プラズマ溶射において、緻密で密着力の大きい溶
射被覆を得るため、電気入力の増大、使用する材料の微
細化、減圧溶射等の方法が行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、いずれの方法においても、酸化物セラミックス
のように融点が高く、しかも熱伝導率が低く、比重の小
さい粉末を用いた場合には、緻密で密着力の大きい被膜
が得られない。これは、電気の入力を増加すると、プラ
ズマフレーム（以下フレームという）の湿度は高くなる
が、電極保護のため、作動ガスｄを増加する必要があり
、フレームの速度が増加し、さらに温度上昇に伴うガス
の膨張により速度が増加するので、フレーム中での粉末
の滞留時間が短くなり、溶融困難となる。

また、粉末粒度を細かくすると、粒子の速度が早くなり
、溶融性が悪化する。さらに、減圧溶射はフレームが長
くなるが、フレーム速度が上昇し、温度が低下するた崎
酸化物セラミックス等高融点材料の溶射は困難である。

すなわち、これらの方法は金属系の材料に対して好適で
あるが、酸化物セラミックス等の溶射には不適当であっ
た。

本発明者等は上記の問題点を解決すべく鋭意研究を行な
った結果、次の推考に到達した。・すなわち、一般に緻
密で密着力の大きい被膜を得るには、粉末材料を充分に
溶融させ、かつその飛行速度を大きくすることが必要で
ある。しかし、これら２つの条件は相反するもので、粉
末材料の飛行速度を大きくすると、フレーム中の滞留時
間が短くなり、溶融が不充分となる。特に、＃２０３．
７ｒＯ２系等の酸化物セラミックスを用いた場合、通常
の溶射条件では溶融が不充分となり、逆にフレーム速度
を遅くした方が溶融が進み、形成する被膜が緻密となる
傾向があるが、その密着力は低い。

ところで、フレームに投入された粉末材料は、プラズマ
溶射ガンヘッドのフレームノズルから所定の距離離れた
位置で最高速度、最高温度に達し、それからは空気抵抗
によって著しく減速され、温度も低下する。したがって
、この最高速度、最高温度に達した位置から後で、減速
を防止すれば、温度′低下も小さくなり、緻密で密着力
の高い被膜が得られる。

本発明は上記の推考に基づいてなされたもので、酸化物
セラミックス等の高融点物質を用いてＷｉ茫で密着力の
高い被膜が得られるプラズマ溶射方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成すべくなされたもので、その
要旨は、プラズマ溶射方法において、プラズマフレーム
と同等或はそれの以上速度で、かつプラズマフレームと
並行する、空気または不活性ガスよりなるシールドガス
によって、プラズマフレームを囲繞するプラズマ溶射方
法にある。

〔作　用〕

本発明の方法は、上記の構成を有するので、フレームに
包含された粉末材料が、最高速度、最高温度に達した後
、減圧状態の空間を通るので空気抵抗が小さくなり、は
ぼ減速せず、また温度もあまり低下せずに被溶射面に達
する。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明の方法において用いられる
プラズマ溶射ガンヘッドの一例を示すもので、第１図は
縦断面図である。図中符号１は、一般に使用されている
溶射ガンヘッドとほぼ同じ構造のもので、先端中央部に
は、プラズマフレーム２を噴射するフレームノズル３が
開口し、また側部には、フレーム２に粉末材料４を投入
する原料供給孔５が設けられている。

上記ガンヘッド１の先端部には、シールドガス１１を噴
射するガスシールドユニット１２が取付けられている。

ガスシールドユニット１２は、第２図および第３図に示
すように、側部にシールドガスの導入管１３が取付けら
れた中空円環状の基部１４が設けられ、この基部１４の
内周縁部には、円筒体１５の一方の端面が基部１４と中
心軸線を同じにして一体に取付けられている。また、こ
の円筒体１５には他方の端面１５ａと上記基部の中空部
１４ａを貫通する、上記中心軸線に平行な線貫通孔１６
が間隔を狭めて上記端面１５ａに沿って多数穿設されて
いる。

このガスシールドユニット１２が、上記ガンヘッド１の
先端に、フレームノズル３と同一中心軸線を有するよう
に基部１４が固定され、本発明において使用されるガン
ヘッドＡが構成される。

上記ガンヘッドＡを用いてプラズマ溶射を行なうには、
従来性なわれているようにフレームノズル３よりフレー
ム２を噴射するとともに粉末材料４を少徂のキャリアガ
ス４ａによって、側面よりフレーム２に送り込む。本発
明の方法においては、同時にシールドガス１１を尋人管
１３より送入する。シールドガスとしては、空気または
不活性ガスが用いられるが、その暑は比較的多く、空気
を用いるのが経済的である。シールドガス１１の送入量
は、上記円筒体１５の他方の而１５ａの位置でフレーム
速度とほぼ同等か、それ以上の速度となる驕であること
が必要である。フレーム２は、上記速度のシールドガス
１１に囲繞され、共に高速で流れているので、フレーム
２の周囲は減圧状態となり空気の抵抗が減少し、速度の
低下、温度の低下が防止され、粉末材料４は溶融状態、
かつ高速で、被溶射物１７にぶつかり、溶射膜１８が形
成される。

上記シールドガスを高速にするには、多聞のガスを圧入
するが、シールドガスの加熱による熱膨張によっても加
速される。この熱源としては、フレームが熱源となるが
、さらに外部から熱を加えてもよい。また、フレームの
温度低下を防止する上からも、シールドガスは高温の方
が望ましい。

実施例１〜２、比較例１〜４第１図に示すガンヘッドＡを用い、種々な条件によって
、／ＶｚＯｚ単体、またはＹ２Ｏ３８ｗｔ％、残Ｚｒ　
Ｏ２の粒径１０〜４４μｍの粉末を用いてプラズマ溶射
を行ない、形成された溶射被膜を評価した。

溶射条件は、溶射ガンヘッド１としては、プラズマダイ
ン社製ＳＧ　１００を用い、＾ｒアークガス２５〜５０
Ｊ／ｍｉｎ　、　Ｈｅ補助ガス１５４／ｍｉｎ。

Ａｒキャリアガス７４７ｍ１ｎ、出力９００ＡＸ３４〜
３６Ｖ、溶射膜１１ｔ１００ｍとし、ガスシールドユニ
ット１２には、空気圧縮機によって、空気を室温で圧送
し、１１８Ｇｉ通孔１６より噴出させた。

また評価は、気孔率を水銀圧入式ポロシメーターで測定
し、密着力は、２５φ×８０＃のＳＵＳ丸棒の端面に、
厚み０．３ｍの溶射を行ない、接着剤によって試験片を
接着し、引張り試験を行なった。結果を第１表に示す。

以　　下　　余　　白第１表より明かなように、本発明の方法によって形成さ
れた酸化物セラミックスの溶射被膜は、緻密で、密着力
が高いことがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係るプラズマ溶射方法は、
酸化物セラミックス等の高融点物質を用いて、緻密で密
着力の大きい、耐食性、耐摩耗性に優れた溶射被膜が得
られるので、機械部品その他の広い分野に寄与する優れ
た方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係るプラズマ溶射方法を
実施する溶射ガンヘッドの一例を示すもので、第１図は
ｉｌｌ断面図、第２図はガスシールドユニットの平面図
、第３図は第２図の■−■線矢視断面図である。１・・・・・・従来のガンヘッド、２・・・・・・プラズマフレーム、３・・・・・・フレ
ームノズル、４・・・・・・粉末材料、４ａ・・・・・
・ヤ１！リアガス、５・・・・・・原料供給孔、１１・
・・・・・シールドガス、１２・・・・・・ガスシール
ドユニット、１３・・・・・・シールドガス５！）入管
、１４・・・・・・基部、１４ａ・・・・・・中空部、
１５・・・・・・円筒体、１５ａ・・・・・・他方の端
面、１６・・・・・・Ｉｎ通孔、１７・・・・・・被溶
射物、１８・・・・・・溶射膜、Ａ・・・・・・本発明
の方法で用いるガンヘッド。

Claims

【特許請求の範囲】

プラズマ溶射方法において、プラズマフレームと同等或
はそれ以上の速度で、かつプラズマフレームと並行する
、空気または不活性ガスよりなるシールドガスによつて
、プラズマフレームを囲繞することを特徴とするプラズ
マ溶射方法。