JPS63315162A - 溶射ノズル - Google Patents

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〕 本発明は溶射ノズルに係わり、特に高品質の溶射皮膜を
形成させるのに好適な溶射ノズルに関する。

〔従来技術〕

一般に、溶射法は物品の表面に耐摩耗性、耐熱性、耐食
性を与えるための金属、合金、セラミックスあるいはこ
れらの混合物の被膜方法として広く知られている。

溶射方法としては、プラズマ溶射、アーク溶射等の電気
式溶射、爆発溶射、超高速ガスフレーム溶射等のガス溶
射など、多数が知られている。図５に代表例として、爆
発溶射装置の構造図をしめすが、本装置はガスの爆発燃
焼エネルギーを用いて、超高速で溶射粉末を物品の表面
にたたきつける方法で、装置はノズル１、ノズル内の燃
焼室２、燃焼ガスの供給部３、溶射材料供給部４及びス
パークプラグ５から構成されている。溶射方法としては
先ずノズルｌ内の燃焼室２へ酸素とアセチレンを送り込
む。次に溶射粉末を粉末供給部４から燃焼室内に吹き込
む。この溶射粉末が燃焼室内に浮遊中に、スパークプラ
グ５で点火し、熱と圧力を発生させ、この爆発熱により
加熱された粉末を被溶射物７の表面に高速でたたきつけ
る。爆発後、ただちにパージ用ガスを燃焼室内に送付し
、燃焼ガスをノズルから排気する。この工程を繰り返す
ことによって被溶射物の表面に皮膜９を形成する方法で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点３ 本方法の燃焼ガスの温度は最大で３，０００度程度であ
るため、Ｚ　ｒ　Ｏ２，Ａ　１２０．等の高融点物質は
溶融性が悪く良好な皮膜を形成することが困難となって
いる。これを解決する手段としては一般的に溶射粉末の
粒径を小さくし、溶融性を良くする方法がとられる。こ
の場合の問題点として、溶融した粉末がノズル１の内表
面に付着・凝固する現象が生じることである。この付着
・凝固した溶射粒子の塊は溶射過程中に物品の表面に運
ばれ、溶射皮膜中に欠陥として存在するようになり、良
好な性能が得られなくなる。

この現象は爆発溶射のみならず、溶射粉末をノズル内部
で溶融させ物品の表面に被膜を形成させる溶射方法、た
とえばプラズマ溶射、超高速ガスフレーム溶射でも生じ
る現象である。

本発明の目的は上記したノズル内面への溶射粉末の付着
に起因する溶射皮膜の欠陥をなくすことのできる溶射ノ
ズルを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、内表面に溶射粉末との濡れ性の悪い物質
からなる膜を形成した溶射ノズルによって解決される。

〔作用〕

ノズル内面に溶射粉末に対して濡れ性の悪い物質からな
る皮膜を形成することによって、溶融した溶射粉末のノ
ズル内表面への付着を防止することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図〜第４図を用いて詳細に説明する
。第１図は本発明を爆発溶射装置に適用した例で、ノズ
ル１の内表面にＮｉとＳｉＣの混合物からなる皮膜６が
形成されている。第２図は溶射粉末のノズル内での挙動
を模式的に示したものである。第２図の（Ａ）が本発明
実施例の場合で（Ｂ）が皮膜を形成しない場合である。

爆発燃焼により加熱溶融した溶射粒子１０の大３一 部分は燃焼流により物品の表面に運ばれるが、一部の溶
融粒子はノズルの内表面へ衝突する（第２図（Ａ）（Ｂ
）の（ａ））。この時、本発明実施例では衝突粒子は容
易にノズル表面から離脱し、ノズル表面で塊を形成する
ことはない。一方、第２図（Ｂ）の場合、衝突粒子はノ
ズル表面と強固に結合し溶射をくりかえすうちに塊１１
を形成するようになる。この塊１１がある一定の大きさ
になるとノズル表面から剥離し、燃焼ガス流によって物
品の表面に運ばれて付着し、皮膜の欠陥の原因となる。

以上述べた本発明による溶射装置を用いてＺｒＯ□系溶
射材料を溶射した場合の皮膜断面ミクロ組織の写真を第
３図に、従来法で得られたそれを第４図に示す。第３．
４図中、ａが皮膜、ｂが母材、Ｃが皮膜に生じた欠陥で
ある。

従来法では皮膜ａ中に欠陥Ｃが生じているが、本発明法
による場合は従来法で見られたような欠陥は認められず
、均一な皮膜となっている。

次に各構成部分の相互作用について説明する。

＝４一 本実施例ではノズル内表面に形成する皮膜をＮｉとＳｉ
Ｃの混合物とし、また皮膜の形成方法としては無電解メ
ッキ法で行なった。

皮膜の構成成分としては、付着が問題となる溶射粉末と
の濡れ性が悪いという性質の他に次の特性が必要となる
。すなわち、溶射粉末はＺｒＯ２等の高融点物質である
が、この物質は通常高硬度を有しており、皮膜が軟質で
あると溶射粉末が食い込み、初期の目的である付着防止
ができなくなるため、ある程度高硬度である必要がある
。また、ノズルの内部は通常水冷されているが、内表面
はかなり温度が上昇するため、高温下でも安定しており
、かつノズルとの密着性も優れている必要がある。

ＺｒＯ２やＡｌ２Ｏ３等の溶融粒子との濡れ性の悪い物
質としては本実施例のＳｉＣの他にＢＮ。

Ｓｉ３Ｎ４．Ｂ４Ｃ等のセラミックスまたはＮｉ等の金
属があるが、セラミックスを単独でノズル内面に付着さ
せるのは困難である。またＮｉ単独では硬度が低いため
本実施では両者の混合物を採用した。

なお、皮膜の形成法としては、本実施例では無電解メッ
キで行なったが、その他に電気メツキ法や溶射法で行な
っても良く特に限定するものではない。

また、本発明は爆発溶射のみならず、プラズマ溶射や超
高速ガスフレーム溶射のように、溶射粉末をノズル内部
に供給し、ガスの燃焼又はプラズマジェットによって溶
融させ皮膜を形成する溶射法であればどの溶射装置にも
適用可能で、溶射皮膜の欠陥を防止することができる。

〔発明の効果〕

ノズル内面に溶射粉末に対して濡れ性の悪い物質からな
る皮膜を形成することにより、溶融した溶射粉末のノズ
ル内表面への付着を防止することができるので、ノズル
内表面に付着した溶射粉末の塊が溶射対象上に形成され
る溶射皮膜に付着するという問題が発生しなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した爆発溶射装置の構成を示す説
明図、第２図は従来法と本発明法での溶射粒子の挙動を
模式的に示した説明図、第３図は第１図の方法で得られ
た皮膜の断面ミクロを表わす写真、第４図は従来法で得
られた皮膜の断面ミクロを表わす写真、第５図は従来法
による爆発溶射装置の構成を示す図である。 １・・・ノズル、 ２・・・膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内表面に溶射粉末との濡れ性の悪い物質からなる
   膜を形成したことを特徴とする溶射ノズル。
2. （２）上記膜の成分が、Ｎｉと、ＳｉＣ、ＢＮのうち少
   くとも１つを１０〜２０容積％含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の溶射ノズル。
3. （３）上記膜の成分がＮｉと、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＷＣ、
   ＴｉＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２のうち少くとも１つを多くても
   ５０容積％含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の溶射ノズル。