KR101817626B1

KR101817626B1 - A plasma spraying apparatus

Info

Publication number: KR101817626B1
Application number: KR1020110131022A
Authority: KR
Inventors: 마사노부 스기모토; 켄이치 야마다; 마사노부 이리에
Original assignee: 가부시키가이샤 후지엔지니어링; 가부시키가이샤 후지기켄; 니시니혼 고소쿠도로 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2018-01-11
Also published as: JP2012121009A; CN102534458B; CN102534458A; TW201233449A; KR20120065251A; JP5649942B2; TWI650182B

Abstract

용적으로 된 입자 표면의 산화를 저감함으로써 산화물이 적은 용사 피막을 형성하는 것이 가능한 플라즈마 용사 장치의 제공.
음극(40)의 외주에 1차 가스 통로(11)를 형성하여 음극(40)의 선단부를 씌우는 1차 가스 노즐(10)과, 1차 가스 노즐(10)의 외측에 배치되어 2차 가스 통로(21)를 형성하는 2차 가스 노즐(20)과, 1차 가스 노즐(10)과 2차 가스 노즐(20) 사이에, 플라즈마 플레임(F)의 외주부에 플라즈마 플레임(F)의 열을 받아 고온의 가스 분사로 하기 위한 3차 가스를 분사하는 3차 가스 통로(31)를 형성하는 3차 가스 노즐(30)을 구비한다. A plasma spraying apparatus capable of forming a sprayed coating having a small amount of oxides by reducing the oxidation of the volume of the particle surface.
A primary gas nozzle 10 for forming a primary gas passage 11 on the outer periphery of the cathode 40 to cover the tip of the cathode 40 and a secondary gas nozzle 10 disposed outside the primary gas nozzle 10, A plasma jet is applied to the outer periphery of the plasma flame F between the primary gas nozzle 10 and the secondary gas nozzle 20 And a tertiary gas nozzle 30 for forming a tertiary gas passage 31 for injecting tertiary gas for high temperature gas injection.

Description

A PLASMA SPRAYING APPARATUS

본 발명은 전기전도성의 와이어에 플라즈마 아크를 이행시키고 플라즈마 플레임(flame)을 발생시켜, 와이어를 용적(溶滴)으로 만들면서 분사하는 플라즈마 용사 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma spraying apparatus for spraying a wire while making a wire into a droplet by causing a plasma arc to be transferred to an electrically conductive wire and generating a plasma flame.

도 7은 종래의 플라즈마 용사 장치를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 종래의 플라즈마 용사 장치(90)는 1차 가스 통로(91a)를 형성하는 1차 가스 노즐(91)과, 1차 가스 노즐(91)의 외측에 배치되어 2차 가스 통로(92a)를 형성하는 2차 가스 노즐(92)과, 1차 가스 노즐(91)의 노즐구(91b) 및 2차 가스 노즐(92)의 노즐구(92a)의 대략 중심축 위에 배치된 음극(93)과, 전원 장치(94)와, 2차 가스 노즐(92)의 노즐구(92a)의 근방에 용사용의 전기전도성의 와이어(W)를 공급하는 와이어 가이드 구멍(95)을 구비한다. 7 is a cross-sectional view schematically showing a conventional plasma spraying apparatus. 7, the conventional plasma spraying apparatus 90 includes a primary gas nozzle 91 forming a primary gas passage 91a, a secondary gas nozzle 91 disposed outside the primary gas nozzle 91, The secondary gas nozzle 92 forming the gas passage 92a and the nozzle hole 91b of the primary gas nozzle 91 and the nozzle hole 92a of the secondary gas nozzle 92 A wire guide hole 95 for supplying an electrically conductive wire W for use in the vicinity of the nozzle hole 92a of the secondary gas nozzle 92 Respectively.

와이어(W)는 와이어 가이드 구멍(95)으로부터 노즐구(92a)의 중심축을 향하여 비듬하히 전방으로 공급된다. 그리고, 1차 가스 통로(91a)로부터 분출되는 1차 가스가, 전원 장치(94)의 양극측과 2차 가스 노즐(92)을 통하여 간접적으로 접속된 와이어(W)와, 전원 장치(94)의 음극측과 접속된 음극(93) 사이에 발생하는 아크에 의해 플라즈마화되고 플라즈마 플레임(F)으로 되어, 와이어(W)를 용적(D)으로서 분사한다. 이 용적(D)은 2차 가스 통로(92a)로부터 2차 가스 노즐(92)의 전방으로 분사되는 2차 가스에 의해 더욱 미세화되고, 더욱 가속되어 피처리물(T) 위에 분사되어, 용사 피막(S)을 형성한다. The wire W is fed from the wire guide hole 95 toward the center axis of the nozzle orifice 92a in a dull and forward direction. The primary gas ejected from the primary gas passage 91a is connected to the wire W indirectly connected to the anode side of the power source 94 through the secondary gas nozzle 92, And is turned into a plasma flame F by the arc generated between the cathode side of the cathode wire 93 and the cathode 93 connected to the cathode side of the wire W. This volume D is further fined by the secondary gas injected from the secondary gas passage 92a toward the front of the secondary gas nozzle 92 and further accelerated and injected onto the object T to be sprayed, (S).

또한, 이러한 종래의 플라즈마 용사 장치(90)에서는, 1차 가스로서 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 사용되고, 2차 가스로서 압축 에어, 질소 가스나 탄산 가스 등의 가스가 사용되는 것으로 되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.). 그렇지만, 실제의 운용의 경우는, 2차 가스로서 질소 가스나 탄산 가스 등은 운전 비용이 높아지기 때문에, 저비용인 압축 에어를 이용한다. 플라즈마 용사 장치(90)에서는, 이 2차 가스인 압축 에어에 의해 플라즈마화된 1차 가스를 감쌈으로써, 플라즈마화된 1차 가스의 분사를 가늘게 할 수 있고, 게다가 1차 가스의 고속화를 달성하는 것이 가능하게 되어 있다. In this conventional plasma spraying apparatus 90, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas is used as the primary gas, and compressed air, gas such as nitrogen gas or carbon dioxide gas is used as the secondary gas (See, for example, Patent Document 1). However, in the case of actual operation, since the operation cost of the nitrogen gas, the carbon dioxide gas, etc. as the secondary gas becomes high, compressed air of low cost is used. In the plasma spraying apparatus 90, by spraying the primary gas which has been plasmaized by the compressed air which is the secondary gas, the spraying of the plasmaized primary gas can be made narrow and further the primary gas can be accelerated Is possible.

일본 특개 평9-308970호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 9-308970

(발명의 개요)(Summary of the Invention)

(발명이 해결하고자 하는 과제)(Problems to be Solved by the Invention)

그런데, 종래의 플라즈마 용사 장치(90)에서는, 용융한 와이어(W)의 용적(D)을 2차 가스의 분사에 의해 더욱 작은 것으로 함과 아울러, 각 용적(D)에 충분한 속도를 부여하고 있기 때문에, 용사 피막(S) 중의 금속 재료는, 용융시에 2차 가스인 압축 에어의 급격한 집중에 의해, 플라즈마 플레임(F)의 외주부로부터 교란이 발생한다. 그 때문에, 용적(D)으로 된 입자의 표면이 산화되, 용사 피막(S) 중에 금속 재료의 산화물을 포함하게 된다. However, in the conventional plasma spraying apparatus 90, the volume D of the molten wire W is made smaller by the injection of the secondary gas, and a sufficient speed is given to each volume D Therefore, the metal material in the thermal sprayed coating S is disturbed from the outer peripheral portion of the plasma flame F due to the rapid concentration of the compressed air as the secondary gas during melting. Therefore, the surface of the particles of the volume D is oxidized, and the oxides of the metal material are contained in the thermal sprayed coating S.

그래서, 본 발명에서는, 용적으로 된 입자 표면의 산화를 저감함으로써 산화물이 적은 용사 피막을 형성하는 것이 가능한 플라즈마 용사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma spraying apparatus capable of forming a sprayed coating with a small amount of oxide by reducing the oxidation of the surface of the particles as a volume.

(과제를 해결하기 위한 수단)(MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS)

본 발명의 플라즈마 용사 장치는 음극과, 이 음극의 외주에 1차 가스 통로를 형성하여 음극의 선단부를 씌우는 1차 가스 노즐과, 이 1차 가스 노즐의 외측에 배치되어 2차 가스 통로를 형성하는 2차 가스 노즐과, 이 2차 가스 노즐의 노즐구의 근방에 용사용의 와이어를 공급하는 와이어 통로를 구비하고, 와이어 통로로부터 공급되는 와이어의 선단과 음극 사이에 발생하는 아크에 의해 1차 가스 노즐로부터 분사되는 1차 가스를 플라즈마화하고, 1차 가스 노즐로부터 분사되는 플라즈마 플레임을 형성하여 와이어의 선단을 용적으로 만들고 이 용적을 플라즈마 플레임과 2차 가스 노즐로부터 분사하는 2차 가스에 의해 피처리물 위에 분사하는 플라즈마 용사 장치에 있어서, 1차 가스 노즐과 2차 가스 노즐 사이에, 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받아 고온의 가스 분사로 하기 위한 3차 가스를 분사하는 3차 가스 통로를 형성하는 3차 가스 노즐을 구비한 것이다. A plasma spraying apparatus of the present invention comprises a cathode, a primary gas nozzle which forms a primary gas passage on the periphery of the cathode to cover the tip of the cathode, and a secondary gas passage disposed outside the primary gas nozzle to form a secondary gas passage A secondary gas nozzle, and a wire passage for supplying a wire for use in the vicinity of the nozzle orifice of the secondary gas nozzle, wherein the arc generated between the tip of the wire supplied from the wire passage and the cathode makes the primary gas nozzle And a plasma flame is injected from the primary gas nozzle to make the tip of the wire into a volume and the volume is treated by the secondary gas that injects the plasma from the plasma flame and the secondary gas nozzle A plasma spraying apparatus for spraying on water, the plasma spraying apparatus comprising: a plasma spraying device for spraying plasma on a peripheral portion of a plasma flame between a primary gas nozzle and a secondary gas nozzle, And a tertiary gas nozzle for forming a tertiary gas passage for injecting a tertiary gas for receiving a certain heat and forming a high temperature gas injection.

본 발명의 플라즈마 용사 장치에 의하면, 1차 가스 통로와 2차 가스 통로 사이에 배치되어 있는 3차 가스 통로로부터 분사되는 3차 가스 흐름의 내측이 플라즈마 플레임의 열을 받아 고온의 가스 분사를 형성한다. 이 고온의 가스 분사에 의해, 그 외측으로 분사되는 2차 가스의 급격한 집중에 의해 플라즈마 플레임의 외주부로부터 발생하는 교란이 억제되어, 플라즈마 플레임의 확산이 방지되므로, 용적으로 된 입자의 표면의 산화가 저감된다. According to the plasma spraying apparatus of the present invention, the inside of the tertiary gas flow injected from the tertiary gas path disposed between the primary gas path and the secondary gas path receives the heat of the plasma flame to form a high temperature gas injection . By this high-temperature gas injection, disturbance generated from the outer peripheral portion of the plasma flame is suppressed by the sudden concentration of the secondary gas injected to the outside, and the diffusion of the plasma flame is prevented, .

여기에서, 3차 가스로서는 압축 에어나 탄산 가스 등을 사용할 수 있는데, 3차 가스로서 아르곤 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 3차 가스로서 불활성 가스를 사용한 경우에는, 2차 가스의 급격한 집중에 의해 플라즈마 플레임의 외주부로부터 발생하는 교란을 방지함과 아울러, 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받은 고온의 불활성 가스 분사가 형성된다. 이것에 의해, 용적의 입자는 고온의 불활성 가스 분사 속에서 미세화되고, 가속되기 때문에, 2차 가스에 의한 산화로부터 보호된다. Here, as the tertiary gas, compressed air or carbon dioxide gas can be used, and it is preferable to use an inert gas such as argon gas or nitrogen gas as the tertiary gas. When an inert gas is used as the tertiary gas, it is possible to prevent disturbance generated from the outer peripheral portion of the plasma flame due to abrupt concentration of the secondary gas, and to prevent the high temperature inert gas flushing which receives the heat of the plasma flame at the outer peripheral portion of the plasma flame . As a result, the volumetric particles are refined and accelerated in the inert gas injection at a high temperature, and thus are protected from oxidation by the secondary gas.

또한 본 발명의 플라즈마 용사 장치에서는, 1차 가스에 압축 에어를 사용한 경우에도, 산화가 적은 용사 피막을 형성하는 것이 가능하다. 1차 가스에 압축 에어를 사용한 경우, 1차 가스에는 약 20%의 산소를 포함하게 되는데, 가스가 플라즈마화하고 있는 상태에서는, 용해 금속을 산화시키는 작용이 적은 것으로 되어 있기 때문에, 압축 에어를 1차 가스로서 사용해도, 용사 피막의 산화는 적을 것이다. 그렇지만, 종래의 플라즈마 용사 장치에서는, 2차 가스의 급격한 집중에 의해 플라즈마 플레임이 교란된 경우에는, 용적의 산화가 과도하게 진행되기 때문에, 1차 가스에 압축 에어를 사용한 경우, 피막 품질이 저하된다. 한편, 본 발명의 플라즈마 용사 장치에서는, 3차 가스에 의해 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받은 고온의 가스 분사를 형성하여, 2차 가스의 급격한 집중에 의한 플라즈마 플레임의 교란을 방지할 수 있기 때문에, 1차 가스에 압축 에어를 사용한 경우에도 산화가 적은 용사 피막을 형성할 수 있다. Further, in the plasma spraying apparatus of the present invention, even when compressed air is used as the primary gas, it is possible to form a sprayed coating with less oxidation. When compressed air is used as the primary gas, the primary gas contains about 20% of oxygen. In the state where the gas is converted into plasma, the action of oxidizing the dissolved metal is small. Even if used as a car gas, the oxidation of the sprayed coating will be small. However, in the conventional plasma spraying apparatus, when the plasma flame is disturbed due to abrupt concentration of the secondary gas, the oxidation of the volume excessively proceeds, so that when the compressed air is used as the primary gas, the film quality is deteriorated . On the other hand, in the plasma spraying apparatus of the present invention, a high-temperature gas injection which receives the heat of the plasma flame is formed on the outer peripheral portion of the plasma flame by the tertiary gas, thereby preventing disturbance of the plasma flame due to abrupt concentration of the secondary gas Therefore, even when compressed air is used as the primary gas, a sprayed coating with little oxidation can be formed.

(1) 1차 가스 노즐과 2차 가스 노즐 사이에, 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받아 고온의 가스 분사로 하기 위한 3차 가스를 분사하는 3차 가스 통로를 형성하는 3차 가스 노즐을 구비함으로써, 플라즈마 플레임의 확산이 방지되어, 용적으로 된 입자의 표면의 산화가 저감되므로, 산화물이 적은 용사 피막을 형성하는 것이 가능하게 된다. (1) A third gas nozzle for forming a tertiary gas passage for injecting a tertiary gas for receiving the heat of the plasma flame at the outer peripheral portion of the plasma flame for the high temperature gas injection, is provided between the primary gas nozzle and the secondary gas nozzle The diffusion of the plasma flame is prevented, and the oxidation of the surface of the particles in the volume is reduced, so that it becomes possible to form a spray coating with a small amount of oxide.

(2) 3차 가스로서 불활성 가스를 사용한 경우, 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받은 고온의 불활성 가스 분사가 형성되어, 용적의 입자가 고온의 불활성 가스 분사 속에서 미세화되어, 가속되기 때문에, 2차 가스에 의한 산화로부터 더욱 보호되어, 보다 산화물이 적은 용사 피막을 형성하는 것이 가능하게 된다. (2) When an inert gas is used as the tertiary gas, a high-temperature inert gas injection is generated in the outer peripheral portion of the plasma flame which receives the heat of the plasma flame, so that the volumetric particles are fined and accelerated in the high temperature inert gas injection , It is possible to form a sprayed coating which is further protected from oxidation by the secondary gas and has a smaller amount of oxide.

(3) 1차 가스로서 압축 에어를 사용한 경우이어도, 3차 가스에 의해 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받은 고온의 가스 분사를 형성하여, 2차 가스의 급격한 집중에 의한 플라즈마 플레임의 교란을 방지할 수 있기 때문에, 산화가 적은 용사 피막을 형성하는 것이 가능하게 된다. (3) Even in the case where compressed air is used as the primary gas, a high-temperature gas jet which receives the heat of the plasma flame is formed on the outer peripheral portion of the plasma flame by the tertiary gas, and disturbance of the plasma flame due to abrupt concentration of the secondary gas It is possible to form a sprayed coating having a small amount of oxidation.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 용사 장치의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 플라즈마 용사 토치의 주요부의 상세를 도시하는 종단면도.
도 3은 도 2의 화살표 A 부분의 도면.
도 4는 도 1의 플라즈마 용사 토치의 동작 설명도.
도 5는 와이어 통로의 단면 형상과 와이어가 받는 힘의 방향을 나타내는 설명도.
도 6은 자연 전위 측정 방법을 나타내는 설명도.
도 7은 종래의 플라즈마 용사 장치를 모식적으로 도시한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration view of a plasma spraying apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing the details of the main part of the plasma spray torch of Fig. 1; Fig.
FIG. 3 is a view of a portion indicated by an arrow A in FIG. 2; FIG.
Fig. 4 is an explanatory view of the operation of the plasma spray torch of Fig. 1; Fig.
5 is an explanatory view showing a cross-sectional shape of a wire passage and a direction of a force applied to the wire.
6 is an explanatory diagram showing a natural potential measurement method.
7 is a cross-sectional view schematically showing a conventional plasma spraying apparatus.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 플라즈마 용사 장치의 개략 구성도, 도 2는 도 1의 플라즈마 토치의 주요부의 상세를 도시하는 종단면도, 도 3은 도 2의 화살표 A 부분의 도면, 도 4는 도 1의 플라즈마 토치의 동작 설명도이다. Fig. 1 is a schematic structural view of a plasma spraying apparatus according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing details of main parts of the plasma torch of Fig. 1, Is an explanatory view of the operation of the plasma torch of FIG.

도 1에 있어서, 본 발명의 실시형태에서의 플라즈마 용사 장치(1)는 플라즈마 플레임에 의해 용적으로 만든 와이어(W)를 피처리물 위에 분사하는 플라즈마 용사 토치(2)와, 플라즈마 용사 토치(2)에 1차 가스 및 2차 가스를 공급하는 가스 공급원(3)과, 플라즈마 용사 토치(2)에 동작 전력을 공급하는 전원(4)과, 와이어(W)가 권회된 와이어 릴(5)과, 와이어 릴(5)로부터 당겨 내지는 와이어(W)의 감김 자국을 교정하는 와이어 교정기(6)와, 와이어(W)를 와이어 송출 튜브(8)에 의해 플라즈마 용사 토치(2)에 공급하는 와이어 공급 기구(7)를 갖는다. 1, a plasma spraying apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a plasma spray torch 2 for spraying a wire W made by a plasma flame onto an object to be processed, a plasma spray torch 2 A power supply 4 for supplying operating power to the plasma spray torch 2; a wire reel 5 wound with a wire W; a gas supply source 3 for supplying a primary gas and a secondary gas to the plasma spray torch 2; A wire straightener 6 for correcting the winding station of the wire W pulled out from the wire reel 5 and a wire feeder 6 for feeding the wire W to the plasma spraying torch 2 by the wire feeding tube 8, And a mechanism (7).

도 2에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 용사 토치(2)는 1차 가스 통로(11)를 형성하는 1차 가스 노즐(10)과, 1차 가스 노즐(10)의 외측에 배치되어 2차 가스 통로(21)를 형성하는 2차 가스 노즐(20)과, 1차 가스 노즐(10)과 2차 가스 노즐(20) 사이에 배치되어 3차 가스 통로(31)를 형성하는 3차 가스 노즐(30)과, 1차 가스 노즐(10)의 노즐구(12) 및 2차 가스 노즐(20)의 노즐구(22)의 대략 중심축 위에 배치된 음극(40)과, 2차 가스 노즐(20)의 노즐구(22)의 근방에 용사용의 와이어(W)를 공급하는 와이어 통로(50)를 구비한다. 2, the plasma spray torch 2 includes a primary gas nozzle 10 forming a primary gas passage 11 and a secondary gas nozzle 10 disposed outside the primary gas nozzle 10, A secondary gas nozzle 20 which forms a secondary gas nozzle 21 and a tertiary gas nozzle 30 which is disposed between the primary gas nozzle 10 and the secondary gas nozzle 20 to form a tertiary gas passage 31 A cathode 40 disposed on the nozzle orifice 12 of the primary gas nozzle 10 and the nozzle orifice 22 of the secondary gas nozzle 20 and a secondary gas nozzle 20, And a wire passage (50) for supplying a wire (W) for use in the vicinity of the nozzle orifice (22).

1차 가스 노즐(10)은 음극(40)의 선단부를 씌우도록 형성되어 있고, 음극(40)의 외주에 1차 가스 통로(11)를 형성하고 있다. 이 1차 가스 통로(11)에 공급되는 1차 가스는 플라즈마 플레임을 발생시켜, 와이어의 선단을 용적으로 하기 위한 가스이며, 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스이다. 또는, 이 1차 가스로서 압축 에어를 사용하는 것도 가능하다. 1차 가스 통로(11)에 의해 공급되는 1차 가스는 음극(40)의 외주를 선회하면서 공급되고, 1차 가스 노즐(10)의 노즐구(12)로부터 2차 가스 노즐(20)의 전방으로 분사된다. The primary gas nozzle 10 is formed so as to cover the tip of the cathode 40 and forms the primary gas passage 11 on the outer periphery of the cathode 40. The primary gas supplied to the primary gas passage 11 is a gas for generating a plasma flame to make the tip of the wire the volume, and is an inert gas such as nitrogen gas or argon gas. Alternatively, it is also possible to use compressed air as the primary gas. The primary gas supplied by the primary gas passage 11 is supplied while circling the periphery of the cathode 40 and is supplied from the nozzle orifice 12 of the primary gas nozzle 10 to the front of the secondary gas nozzle 20 .

3차 가스 노즐(30)은 1차 가스 노즐(10)의 외측을 감싸도록 형성되어 있고, 1차 가스 노즐(10)의 외주에 3차 가스 통로(31)를 형성하고 있다. 3차 가스는 1차 가스에 의해 발생시키는 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받아 고온의 가스 분사를 형성하기 위한 가스이며, 압축 에어나 탄산 가스 등의 가스이다. 2차 가스 노즐(20)은 3차 가스 노즐(30)의 외측을 감싸도록 형성되어 있고, 3차 가스 노즐(30)의 외주에 2차 가스 유로(21)를 형성하고 있다. 2차 가스는 1차 가스로 형성되는 플라즈마 플레임의 분사에 대하여 외측으로부터 급격하게 집중하도록 분사하여, 용적을 더욱 작은 것으로 함과 아울러, 용적에 충분한 속도를 부여하여 피처리물 위에 분사하기 위한 가스이며, 압축 에어나 탄산 가스 등의 가스이다. The tertiary gas nozzle 30 is formed so as to surround the outside of the primary gas nozzle 10 and forms a tertiary gas passage 31 on the outer periphery of the primary gas nozzle 10. The tertiary gas is a gas for generating a high temperature gas injection by receiving the heat of the plasma flame at the outer peripheral portion of the plasma flame generated by the primary gas, and is a gas such as compressed air or carbon dioxide gas. The secondary gas nozzle 20 is formed so as to surround the outside of the tertiary gas nozzle 30 and a secondary gas flow path 21 is formed on the outer periphery of the tertiary gas nozzle 30. The secondary gas is a gas for spraying the plasma flame so as to concentrate abruptly from the outside with respect to the injection of the plasma flame formed by the primary gas so as to make the volume smaller, , Compressed air, or carbon dioxide gas.

1차 가스는, 가스 유량의 변화에 의해 플라즈마 플레임의 온도나, 속도 및 발생 전압을 적당하게 변화시키기 하여, 그 유량은 50∼120[L/분]의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 1차 가스의 유량이 50[L/분] 미만인 경우, 플라즈마 플레임의 속도가 늦어져, 용사 피막의 품질이 저하된다. 한편, 1차 가스의 유량이 120[L/분] 초과의 경우, 플라즈마 플레임의 속도가 빨라, 온도가 저하되기 때문에, 용사 피막의 품질이 저하된다. It is preferable that the temperature, the velocity and the generated voltage of the plasma flame are appropriately changed by the change of the gas flow rate, and the flow rate of the primary gas is set in the range of 50 to 120 [L / min]. In addition, when the flow rate of the primary gas is less than 50 [L / min], the plasma flame speed is lowered and the quality of the sprayed coating is deteriorated. On the other hand, when the flow rate of the primary gas is more than 120 [L / min], the plasma flame is accelerated and the temperature is lowered, thereby deteriorating the quality of the thermal sprayed coating.

2차 가스는, 상기한 바와 같이, 1차 가스에서 형성되는 플라즈마 플레임의 분사에 대하여 외측으로부터 급격하게 집중하도록 분사하여, 용적을 더욱 작은 것으로 함과 아울러, 용적에 충분한 속도를 부여하기 위하여, 그 유량은 250∼500[L/분]으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 2차 가스의 유량이 250[L/분] 미만의 경우에는, 용적을 작은 것으로 하기에는 부족하고, 또한 용적에 충분한 속도를 부여하는 효과가 적어지기 때문에, 용사 피막의 품질이 저하된다. 한편, 2차 가스의 유량이 500[L/분] 초과의 경우에는, 용적을 과잉으로 작은 것으로 함과 아울러, 용적을 과잉으로 냉각하게 되어, 용사 피막의 품질이 저하된다. As described above, the secondary gas is injected so as to concentrate abruptly from the outside with respect to the injection of the plasma flame formed in the primary gas so as to make the volume smaller, and to give a sufficient speed to the volume, The flow rate is preferably 250 to 500 [L / min]. When the flow rate of the secondary gas is less than 250 [L / min], it is not enough to make the volume small, and the effect of giving a sufficient speed to the volume is decreased, and the quality of the thermal sprayed coating is deteriorated. On the other hand, when the flow rate of the secondary gas is more than 500 [L / min], the volume is excessively small and the volume is excessively cooled to lower the quality of the thermal sprayed coating.

3차 가스는, 상기한 바와 같이 1차 가스에 의해 발생시키는 플라즈마 플레임의 외주부에 플라즈마 플레임의 열을 받아 고온의 가스 분사를 형성하기 때문에, 체적비로 1차 가스의 유량의 20∼50%의 범위로 하고, 또한, 2차 가스 분사에 의한 플라즈마 플레임의 교란이나 가스 확산을 억제하기 위하여, 체적비로 2차 가스의 유량의 5∼10%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한 2차 가스 분사에 의한 플라즈마 플레임의 교란이나 가스 확산의 효과를 보다 유효하게 발휘시키기 위해서는, 3차 가스의 유량은 2차 가스의 유량의 증감에 연동하여 변화시켜, 2차 가스의 유량이 적은 경우에는 3차 가스의 유량도 적게 하고, 2차 가스의 유량이 많은 경우에는 3차 가스의 유량도 많게 하는 것이 바람직하다. As described above, since the tertiary gas receives the heat of the plasma flame at the outer peripheral portion of the plasma flame generated by the primary gas to form the high temperature gas injection, the tertiary gas has a volume ratio of 20 to 50% And it is preferable to set the flow rate of the secondary gas to 5 to 10% of the flow rate of the secondary gas in order to suppress disturbance of the plasma flame by the secondary gas injection and gas diffusion. Further, in order to more effectively exhibit the effect of disturbance or gas diffusion of the plasma flame by the secondary gas injection, the flow rate of the tertiary gas is changed in conjunction with the increase or decrease of the flow rate of the secondary gas, It is preferable that the flow rate of the tertiary gas is also decreased, and when the flow rate of the secondary gas is large, the flow rate of the tertiary gas is also preferably increased.

또한, 3차 가스의 유량이, 1차 가스의 유량의 20% 미만 혹은 2차 가스의 유량의 5% 미만의 경우, 3차 가스의 분사에 의해 플라즈마 플레임의 교란이나 가스 확산을 억제하는 효과가 적어지기 때문에, 용사 피막의 품질 향상의 효과를 얻기 어렵게 된다. 한편, 3차 가스의 유량이, 1차 가스의 유량의 50% 초과 혹은 2차 가스의 유량의 10% 초과의 경우, 3차 가스의 분사가 강하게 발생하고 있기 때문에, 그 내측이 플라즈마 플레임의 열을 받아 고온의 가스 분사를 형성하는 것이 불충분하게 되어, 플라즈마 플레임의 교란이나 가스 확산을 억제하는 효과를 충분히 발휘할 수 없게 되기 때문에, 용사 피막의 품질 향상의 효과를 얻기 어렵게 된다. When the flow rate of the tertiary gas is less than 20% of the flow rate of the primary gas or less than 5% of the flow rate of the secondary gas, the effect of suppressing disturbance of the plasma flame or gas diffusion by the injection of the tertiary gas It becomes difficult to obtain the effect of improving the quality of the thermal sprayed coating. On the other hand, when the flow rate of the tertiary gas is greater than 50% of the flow rate of the primary gas or exceeds 10% of the flow rate of the secondary gas, since the injection of the tertiary gas is strongly generated, It is not sufficient to form a gas jet at a high temperature, and the effect of suppressing the disturbance of the plasma flame and the gas diffusion can not be sufficiently exhibited. Therefore, it is difficult to obtain the effect of improving the quality of the thermal sprayed coating.

와이어 통로(50)는 2차 가스 노즐(20)의 노즐구(22)의 근방에 형성된 와이어 출구(51b)를 갖는 1차 와이어 통로(51a)와, 이 1차 와이어 통로(51a)에 대하여 소정의 경사각(θ)으로 와이어(W)를 공급하는 2차 와이어 통로(52a)로 구성된다. 와이어 통로(50)는 1차 와이어 통로(51a)와 2차 와이어 통로(52a)에 의하여 와이어(W)에 탄성 한계를 초과하지 않는 범위의 구부러짐을 부여하는 것이다. The wire passage 50 includes a primary wire passage 51a having a wire outlet 51b formed in the vicinity of the nozzle orifice 22 of the secondary gas nozzle 20, And a secondary wire passage 52a for supplying the wire W at an inclination angle? The wire passage 50 provides a bending range of the wire W to an extent that does not exceed the elastic limit by the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a.

도 3에 도시하는 바와 같이, 1차 와이어 통로(51a)는 플라즈마 플레임의 뻗음 방향으로 긴 대략 장방형 단면 형상을 갖고, 2차 가스 노즐(20)의 외측에 배치된 1차 와이어 안내 부재(51)를 직선 형상으로 관통하여 형성되어 있다. 마찬가지로, 2차 와이어 통로(52a)도, 플라즈마 플레임의 뻗음 방향으로 긴 대략 장방형 단면 형상을 갖고, 1차 와이어 통로(51a)로부터 떨어진 위치에 배치된 2차 와이어 안내 부재(52)를 직선 형상으로 관통하여 형성되어 있다. 3, the primary wire passage 51a has a substantially rectangular cross-sectional shape elongated in the extending direction of the plasma flame, and has a primary wire guide member 51 disposed on the outer side of the secondary gas nozzle 20, Like shape in a straight line. Likewise, the secondary wire passage 52a also has a substantially rectangular cross-sectional shape elongated in the extending direction of the plasma flame, and the secondary wire guide member 52 disposed at a position apart from the primary wire passage 51a has a linear shape As shown in FIG.

1차 와이어 통로(51a)의 장변 방향의 폭(a)은 와이어(W)의 직경(d)보다도 10%이상 또한 95% 이하의 범위에서 크게 설정되어 있다. 또한 1차 와이어 통로(51a)의 단변 방향의 폭(b)은 와이어(W)의 직경(d)보다 3% 이상 또한 10% 미만의 범위에서 크게 설정되어 있다. 또한, 본 실시형태에서의 와이어(W)의 직경(d)은 1.6mm이며, 장변 방향의 폭(a)은 와이어(W)의 직경(d)보다도 0.2∼1.5mm 정도 크고, 단변 방향의 폭(b)은 와이어(W)의 직경(d)보다도 0.05∼0.15mm 정도 크게 설정되어 있다. 2차 와이어 통로(52a)에 대해서도 마찬가지이다. The width a of the primary wire passage 51a in the long side direction is set to be larger than the diameter d of the wire W by 10% or more and 95% or less. The width b in the short side direction of the primary wire passage 51a is set to be larger than the diameter d of the wire W by 3% or more and less than 10%. In the present embodiment, the diameter d of the wire W is 1.6 mm, the width a in the long side direction is larger than the diameter d of the wire W by about 0.2 to 1.5 mm, (b) is set to be about 0.05 to 0.15 mm larger than the diameter (d) of the wire (W). The same applies to the secondary wire passage 52a.

또한, 1차 와이어 통로(51a) 및 2차 와이어 통로(52a)가 갖는 대략 장방형 단면 형상이란 장방형 단면 형상 이외에, 장방형 단면 형상의 코너부가 와이어(W)의 외면이 접하지 않는 범위에서 C 모따기나 R 모따기 등의 가공이 시행되어 있는 형상을 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 실시형태에서 와이어(W)는 1차 와이어 통로(51a) 및 2차 와이어 통로(52a) 내에서 장변 방향의 평면 또는 단변 방향의 평면의 어느 평면에 대해서도 수직 방향의 힘만을 받게 된다. The substantially rectangular cross-sectional shape of the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a is not limited to the rectangular cross-sectional shape but may be a rectangular cross-sectional shape such that the corner portion may be chamfered in the range of not touching the outer surface of the wire W R chamfering, and the like. Therefore, in the present embodiment, the wire W receives only the force in the vertical direction in the plane of the long side direction or the plane of the short side direction in the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a.

또한 2차 와이어 통로(52a)의 1차 와이어 통로(51a)에 대한 경사각(θ)은 1차 와이어 통로(51a)의 중심선과 2차 와이어 통로(52a)의 중심선이 이루는 각이다. 본 실시형태에서는, 경사각(θ)은 1∼5° 정도로 설정해 있다. 또한 2차 와이어 안내 부재(52)는 1차 와이어 통로(51a)와 2차 와이어 통로(52a)가 간극(c)을 사이에 두고 배치되는 위치에 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 간극(c)은 3∼10mm 정도로 설정되어 있다. The inclination angle? Of the secondary wire passage 52a with respect to the primary wire passage 51a is an angle formed by the center line of the primary wire passage 51a and the center line of the secondary wire passage 52a. In this embodiment, the inclination angle? Is set to about 1 to 5 degrees. The secondary wire guide member 52 is provided at a position where the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a are disposed with the gap c therebetween. In the present embodiment, the clearance c is set to about 3 to 10 mm.

이와 같이 본 실시형태에서의 플라즈마 용사 토치(2)에서는, 1차 와이어 통로(51a)와 2차 와이어 통로(52a)가 간극(c)을 사이에 두고 배치됨으로써 각각 직선 형상의 1차 와이어 통로(51a)와 2차 와이어 통로(52a)에 의하여 유사적으로 큰 곡선 형상의 와이어 통로(50)를 형성하고, 와이어(W)에 탄성 범위를 초과하지 않는 범위의 구부러짐을 부여한다. 또한, 1차 와이어 통로(51a) 및 2차 와이어 통로(52a)를 각각 곡선 형상으로 하는 것도 가능하다. As described above, in the plasma spray torch 2 of the present embodiment, the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a are disposed with the gap c therebetween, 51a and the secondary wire passage 52a to form a similarly large curved wire passage 50 and to impart a bending to the wire W in a range not exceeding the elastic range. It is also possible to form the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a into a curved shape.

전원(4)의 양극측은 1차 와이어 안내 부재(51)에 접속되어 있고, 이 1차 와이어 안내 부재(51)의 1차 와이어 통로(51a) 내를 통과하는 와이어(W)에 대하여 간접적으로 접속되어 있다. 한편, 전원(4)의 음극측은 음극(40)에 접속되어 있다. 또한, 전원(4)의 양극측은 와이어(W)에 직접 접속되는 경우도 있다. The positive electrode side of the power source 4 is connected to the primary wire guide member 51 and indirectly connected to the wire W passing through the primary wire passage 51a of the primary wire guide member 51 . On the other hand, the cathode side of the power source 4 is connected to the cathode 40. In addition, the anode side of the power source 4 may be directly connected to the wire W.

상기 구성의 플라즈마 용사 장치(1)에서는, 와이어 릴(5)에 감긴 와이어(W)가 와이어 공급 기구(7)에 의해 플라즈마 용사 토치(2)에 송급될 때, 와이어(W)의 강한 감김 자국이 와이어 교정기(6)에 의해 교정되어 완만한 곡선 형상으로 펴진다. 그리고, 와이어(W)는 와이어 송출 튜브(8)를 통하여 와이어 통로(50)에 공급된다. 와이어 통로(50)에서는, 와이어(W)는 1차 와이어 통로(51a) 및 2차 와이어 통로(52a) 내에서 장변 방향의 평면 또는 단변 방향의 평면의 어느 평면에 대해서도 수직 방향의 힘만을 받고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 플레임(F)의 신장 방향으로 탄성 한계를 초과하지 않는 범위의 구부러짐이 부여된다. When the wire W wound on the wire reel 5 is fed to the plasma spray torch 2 by the wire feeding mechanism 7 in the plasma spraying apparatus 1 having the above configuration, Is corrected by the wire straightener (6) and spreads into a gentle curved shape. Then, the wire W is supplied to the wire passage 50 through the wire delivery tube 8. In the wire passage 50, the wire W receives only the force in the vertical direction in the plane of the long side direction or the plane of the short side direction in the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a, As shown in Fig. 4, bending is imparted in a range not exceeding the elastic limit in the stretching direction of the plasma flame F.

여기에서, 1차 와이어 통로(51a) 및 2차 와이어 통로(52a)는 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향으로 긴 대략 장방형 단면 형상을 가지므로, 변형 부분은 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향으로 빠져나간다. 특히, 본 실시형태에서는, 단변 방향의 폭(b)이 와이어(W)의 직경(d)보다 3% 이상 또한 10% 미만의 범위에서 크게 설정되어 있을 뿐이기 때문에, 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향에 대하여 직각 방향으로는 빠져나가지 못한다. 따라서, 와이어(W)의 선단 부분은 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향에 대해서는 다소의 위치 벗어남이 발생해도, 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향에 대하여 직각 방향으로의 위치 벗어남은 방지되어, 플라즈마 플레임(F)의 축선 위에 위치하게 된다. Here, since the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a have a substantially rectangular cross-sectional shape elongated in the extending direction of the plasma flame F, the deformed portion falls in the extending direction of the plasma flame F I'm going. Particularly, in the present embodiment, since the width b in the short side direction is set to be larger than the diameter d of the wire W by not less than 3% and less than 10%, the stretching of the plasma frame F But not in a direction perpendicular to the direction. Therefore, the position of the tip of the wire W is prevented from deviating in the direction perpendicular to the extending direction of the plasma flame F, even when a slight deviation occurs in the extending direction of the plasma flame F, (F).

도 5는 와이어 통로의 단면 형상과 와이어가 받는 힘의 방향을 나타내고 있다. 도 5에서, 대략 장방형 단면(A)은 장방형 단면 형상, 대략 장방형 단면(B)은 장방형 단면 형상의 코너부가 와이어(W)의 외면이 접하지 않는 범위에서 C 모따기 가공이 시행되어 있는 형상, 대략 장방형 단면(C)은 장방형 단면 형상의 코너부가 와이어(W)의 외면이 접하지 않는 범위에서 R 모따기 가공이 시행되어 있는 형상이다. 이들 대략 장방형 단면 형상에서는, 와이어(W)가 장변 방향의 평면에 접해도 단변 방향의 평면에 접해도, 각각의 평면에 대하여 수직 방향의 힘만을 받게 된다. 5 shows the cross-sectional shape of the wire passage and the direction of the force received by the wire. 5, the substantially rectangular cross-section A has a rectangular cross section, the substantially rectangular cross section B has a rectangular cross-sectional shape, a shape in which C chamfering is performed in a range where the outer surface of the wire W is not in contact, The rectangular cross section C is a shape in which R chamfering is performed in a range where the outer surface of the wire W does not contact the corner portion of the rectangular cross-sectional shape. In these substantially rectangular cross-sectional shapes, even if the wire W is in contact with the plane in the short side direction, the wire W receives only the force in the vertical direction with respect to each plane.

와이어(W)는, 와이어 교정 기구(7)에 의해서도 완전히 직선 형상으로는 교정할 수 없기 때문에, 변형 부분이 남아있다. 그리고, 와이어 송출 튜브(8)는, 작업시의 플라즈마 용사 토치(2)를 손으로 잡아 돌림으로써, 여러 상태로 구부러져 형상이 변화되어 일정한 형상으로는 되지 않는다. 그 때문에, 이와 같이 형상이 일정하게 되지 않는 와이어 송출 튜브(8) 내를 변형 부분이 남은 와이어(W)가 송출되어 오면, 와이어 송출 튜브(8)의 형상에 맞추어 와이어(W)에 구부림이나 뒤틀림의 힘이 작용한다. 이 구부림이나 뒤틀림의 힘에 의해 와이어(W)는 탄성 한도 내에서는 스프링과 같이 자유롭게 구부러지면서, 힘의 방향이 안정된 위치에서 와이어 송출 튜브(8) 내를 구불구불 이동하면서 송출되어 가게 된다. The wire W can not be calibrated in a completely linear shape even by the wire correcting mechanism 7, so that a deformed portion remains. Then, the wire delivery tube 8 is bent and bent in various states by hand by turning the plasma spray torch 2 at the time of work, so that the shape does not become a constant shape. The wire W is bent or twisted in conformity with the shape of the wire feeding tube 8 when the wire W having the deformation portion left in the wire feeding tube 8 having such a non- The force of the force acts. By the force of the bending or twisting, the wire W is freely bent like a spring in the elastic limit, and is fed out while moving in the wire delivery tube 8 in a position where the direction of the force is stabilized.

이 때, 상기의 대략 장방형 단면 형상에서는, 와이어(W)가 단변 방향의 평면에 접한 경우에는, 이 단변 방향의 평면에 대하여 수직 방향, 즉 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향(이하, 「X 방향」이라고 칭한다.)의 힘을 받게 되어, 변형 부분은 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향으로 빠져나간다. 그리고, 이 단변 방향의 평면에만 접촉하고 있을 때에, 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향에 대하여 직각 방향(이하, 「Y 방향」이라고 칭한다.)의 힘이 걸렸을 경우에는, 와이어(W)는 단변 방향의 폭(b)의 간극분만큼 자유롭게 이동하고, 장변 방향의 평면에 접하지만, 이 경우도 장변 방향의 평면에 대하여 수직 방향(Y 방향)의 힘이 작용하기 때문에, 와이어(W)의 위치가 안정하다. 특히, 뒤틀림의 힘을 받은 경우에는, X 방향과 Y 방향의 힘으로서 단변 방향과 장변 방향의 힘으로 분산되어, 각 면에 대하여 수직 방향에 힘이 작용하고, 와이어(W)의 뒤틀림를 억제하는 작용을 하기 때문에, 와이어(W)의 위치는 안정하다. At this time, in the above-described substantially rectangular cross-sectional shape, when the wire W is tangent to the plane of the short side direction, the wire W extends in the direction perpendicular to the plane of the short side direction, that is, Quot;), so that the deformed portion escapes in the stretching direction of the plasma flame F. As shown in Fig. When a force in a direction perpendicular to the extending direction of the plasma flame F (hereinafter referred to as the "Y direction") is applied while only the plane in the short side direction is in contact, the wire W moves in the short side direction (Y direction) with respect to the plane in the long-side direction, the position of the wire W is shifted by a distance of It is stable. Particularly, in the case of receiving a force of warpage, a force in X direction and Y direction is dispersed by a force in a short side direction and a long side direction, and a force acts in a vertical direction with respect to each surface, The position of the wire W is stable.

한편, 원형 단면이나 타원형 단면의 경우에는, 와이어(W)는 원형 단면이나 타원형 단면의 곡면에 접하면, 이 곡면에 대하여 수직 방향의 힘만을 받게 되고, 와이어(W)는 곡면을 따라 자유롭게 이동할 수 있다. 특히, 뒤틀림의 힘을 받은 경우에, 와이어(W)는 곡면을 따라 자유롭게 회전하기 때문에, 와이어(W)의 뒤틀림를 억제하지 못한다. 이 때문에, 와이어(W)가 받는 힘의 방향이 정해지지 않아, 와이어(W)의 위치는 부정으로 된다. On the other hand, in the case of a circular cross section or an elliptic cross section, the wire W receives only a force in the vertical direction with respect to the curved surface when the wire W touches the curved surface of the circular cross section or the elliptic cross section, and the wire W can freely move along the curved surface have. Particularly, in the case of receiving the force of the warping, since the wire W freely rotates along the curved surface, the warping of the wire W can not be suppressed. Therefore, the direction of the force received by the wire W is not determined, and the position of the wire W becomes negative.

이와 같이, 본 실시형태에서의 플라즈마 용사 장치(1)에서는, 와이어(W)의 선단 부분은 플라즈마 플레임(F)의 중심부에 와이어(W)를 안정하게 공급할 수 있다. 그리고, 1차 가스 통로(11)로부터 분출되는 1차 가스가, 전원(4)의 양극측에 1차 와이어 안내 부재(51)를 통하여 간접적으로 접속된 와이어(W)와, 전원(4)의 음극측에 접속된 음극(40) 사이에 발생하는 아크에 의해 플라즈마화 되어 플라즈마 플레임(F)으로 되고, 와이어(W)를 용적(D)으로 만들어 분사한다. 이 용적(D)은 2차 가스 통로(21)로부터 2차 가스 노즐(20)의 전방으로 분사되는 2차 가스에 의해 더욱 미세화되고, 더욱 가속되어 피처리물(T) 위에 분사되어, 용사 피막(S)을 형성한다. As described above, in the plasma spraying apparatus 1 according to the present embodiment, the tip end portion of the wire W can stably supply the wire W to the central portion of the plasma flame F. The primary gas ejected from the primary gas passage 11 is supplied to the positive electrode side of the power source 4 through the wire W indirectly connected through the primary wire guide member 51, And is turned into a plasma flame F by the arc generated between the cathodes 40 connected to the cathode side so that the wire W is made into the volume D and injected. This volume D is further fined by the secondary gas injected from the secondary gas passage 21 toward the front of the secondary gas nozzle 20 and is further accelerated and injected onto the object T to be sprayed, (S).

이 때, 본 실시형태에서의 플라즈마 용사 장치(1)에서는, 1차 가스 통로(11)와 2차 가스 통로(21) 사이에 배치되어 있는 3차 가스 통로(31)로부터 분사되는 3차 가스 흐름의 내측이 플라즈마 플레임(F)의 열을 받아 고온의 가스 분사(G)를 형성한다. 이 고온의 가스 분사(G)에 의해, 그 외측으로 분사되는 2차 가스의 급격한 집중에 의해 플라즈마 플레임(F)의 외주부로부터 발생하는 교란을 억제함으로써, 플라즈마 플레임(F)의 가스 확산을 방지할 수 있어, 용적(D)으로 된 입자의 표면의 산화가 저감된다. 이것에 의해, 피처리물(T) 위에 산화가 적은 용사 피막(S)을 형성하는 것이 가능하게 되어 있다. At this time, in the plasma spraying apparatus 1 according to the present embodiment, the gas flow rate of the tertiary gas, which is injected from the tertiary gas passage 31 disposed between the primary gas passage 11 and the secondary gas passage 21, (G) by receiving the heat of the plasma flame (F). By this high-temperature gas injection (G), the disturbance generated from the outer peripheral portion of the plasma flame (F) is suppressed by the sudden concentration of the secondary gas injected to the outside, whereby the gas diffusion of the plasma flame And the oxidation of the surface of the particles of the volume D is reduced. This makes it possible to form a thermal sprayed coating S with little oxidation on the object T to be treated.

또한 이와 같이 본 실시형태에서의 플라즈마 용사 장치(1)에서는, 3차 가스에 의해 플라즈마 플레임(F)의 외주부에 플라즈마 플레임(F)의 열을 받은 고온의 가스 분사를 형성하여, 2차 가스의 급격한 집중에 의한 플라즈마 플레임(F)의 교란을 방지할 수 있기 때문에, 1차 가스로서 압축 에어를 사용한 경우이어도, 산화가 적은 용사 피막(S)을 형성하는 것이 가능하다. In this manner, in the plasma spraying apparatus 1 of the present embodiment, the high-temperature gas injection which receives the heat of the plasma flame F at the outer peripheral portion of the plasma flame F by the tertiary gas is formed, It is possible to prevent the disturbance of the plasma flame F due to abrupt concentration, so that even when compressed air is used as the primary gas, it is possible to form the thermal sprayed coating S with low oxidation.

또한 3차 가스로서 불활성 가스인 질소 가스나 아르곤 가스 등을 사용한 경우에는, 전술한 바와 같이 2차 가스의 급격한 집중에 의해 플라즈마 플레임(F)의 외주부로부터 발생하는 교란을 방지함과 아울러, 플라즈마 플레임(F)의 외주부에 플라즈마 플레임(F)의 열을 받은 고온의 불활성 가스 분사가 형성된다. 이것에 의해 용적(D)의 입자는, 고온의 불활성 가스 분사에 의해 입자의 성분 변화가 방지된 상태에서 미세화되어, 가속되기 때문에, 2차 가스에 의한 산화로부터 보호된다. 이것에 의해, 더욱 산화가 적은 용사 피막(S)을 형성하는 것이 가능하게 된다. When nitrogen gas, argon gas, or the like, which is an inert gas, is used as the tertiary gas, disturbance generated from the outer peripheral portion of the plasma flame F is prevented by abrupt concentration of the secondary gas as described above, A high-temperature inert gas injection which receives the heat of the plasma flame F is formed on the outer peripheral portion of the plasma F. As a result, the particles of volume D are protected from oxidation by the secondary gas since they are refined and accelerated in a state in which changes in the components of the particles are prevented by inert gas injection at a high temperature. As a result, it becomes possible to form a thermal sprayed coating S having a lower oxidation.

또한, 본 실시형태에서는, 1차 와이어 통로(51a) 및 2차 와이어 통로(52a) 양쪽을 플라즈마 플레임의 뻗음 방향으로 긴 대략 장방형 단면 형상을 갖는 것으로 하고 있지만, 어느 한쪽만을 플라즈마 플레임의 뻗음 방향으로 긴 대략 장방형 단면 형상을 갖는 것으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 플라즈마 플레임의 뻗음 방향으로 긴 대략 장방형 단면 형상을 갖는 1차 와이어 통로 또는 2차 와이어 통로에 의해, 와이어(W)의 변형 부분을 플라즈마 플레임(F)의 뻗음 방향으로 빠져나가게 하여, 와이어(W)의 선단 부분을 플라즈마 플레임(F)의 중심부에 공급할 수 있다. In the present embodiment, both the primary wire passage 51a and the secondary wire passage 52a are formed to have a substantially rectangular cross-sectional shape elongated in the extending direction of the plasma flame, but only one of them may be formed in the extending direction of the plasma flame It is also possible to have a substantially long rectangular cross-sectional shape. In this case, the primary wire passage or the secondary wire passage having a substantially rectangular cross-sectional shape extending in the extending direction of the plasma flame allows the deformed portion of the wire W to escape in the extending direction of the plasma flame F, It is possible to supply the front end portion of the wafer W to the central portion of the plasma frame F. [

(실시예)(Example)

3차 가스로서 압축 에어 및 불활성 가스인 질소 가스를 사용한 경우와, 3차 가스를 사용하지 않은 경우에서, 비교시험을 실시했다. 본 실시예에서는, 용사 재료로서 알루미늄계 합금을 사용하여, 용사 피막의 산화 정도의 지표로서 용사 피막의 자연 전위를 측정하고, 3차 가스의 효과를 확인했다. 또한, 러닝코스트 저감의 수법으로서, 1차 가스, 2차 가스 및 3차 가스의 모든 가스를, 저렴한 압축 에어를 사용해서 용사 피막을 작성하고, 용사 피막의 자연 전위를 측정하고, 3차 가스의 효과를 확인했다. 도 6은 자연 전위 측정 방법을 나타내는 설명도이다. Comparative tests were conducted in the case of using compressed air as the tertiary gas and the nitrogen gas as the inert gas and in the case of not using the tertiary gas. In this embodiment, an effect of the tertiary gas was confirmed by measuring the natural potential of the thermal sprayed coating as an index of the degree of oxidation of the thermal sprayed coating, using an aluminum-based alloy as the thermal sprayed material. As a method of reducing the running cost, a sprayed coating is formed by using all the gases of the primary gas, the secondary gas, and the tertiary gas, inexpensive compressed air, and the spontaneous potential of the sprayed coating is measured. I confirmed the effect. 6 is an explanatory diagram showing a natural potential measurement method.

도 6에 도시하는 바와 같이, 자연 전위의 측정은, 포화 KCL의 염 다리(鹽橋)를 사용하여 시험편(시험 TP)의 용사 피막 표면에 5w%NaCl의 환경을 만들고, 대조 전극으로서 포화 염화은 전극을 사용하여, 테스터에 의해 자연 전위를 측정했다. 또한, 전위의 측정 수치를 안정시키기 위하여, 측정 개시부터 600초 후의 전위를 측정값으로 했다. 시험결과의 정리를 표 1에, 표 1의 각 조건에서의 피막의 자연 전위 측정 결과를 표 2에 나타낸다. As shown in Fig. 6, the spontaneous potential was measured by making a 5 wt% NaCl environment on the surface of the sprayed coating of the test piece (test TP) using a saturated KCl salt bridge, and using a saturated silver chloride electrode , The natural potential was measured by a tester. In order to stabilize the measured value of the potential, the potential after 600 seconds from the start of measurement was taken as the measured value. The results of the test results are shown in Table 1, and the results of measurement of the natural potential of the coating film under each condition of Table 1 are shown in Table 2.

표 1에 나타내는 바와 같이, 3차 가스를 사용하지 않는 경우와 3차 가스에 압축 에어를 사용한 경우에서는, 3차 가스에 압축 에어를 사용한 쪽이 약 60mV 낮은 전위를 나타냈다. 또한 3차 가스에 불활성 가스인 질소 가스를 사용한 경우에서는, 약 150mV 낮은 값을 나타냈다. 또한, 모든 가스를 저렴한 압축 에어를 사용한 경우에서는, 약 50mV 낮은 값을 나타냈다. 이것으로부터, 3차 가스를 이용함으로써 용사 피막 내부의 산화가 적은 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, in the case where the tertiary gas was not used and the case where the compressed air was used as the tertiary gas, a potential lower than that of the tertiary gas by compressed air was about 60 mV. In addition, when nitrogen gas, which is an inert gas, was used for the tertiary gas, the value was about 150 mV lower. In addition, when all the gases were inexpensive compressed air, the value was about 50 mV lower. From this, it was confirmed that the oxidation of the inside of the thermal sprayed coating was little by using the tertiary gas.

본 발명의 플라즈마 용사 장치는 강 구조물의 표면에 방청용 용사 피막을 형성하기 위한 장치로서 유용하다. The plasma spraying apparatus of the present invention is useful as an apparatus for forming a rust preventive coating on the surface of a steel structure.

1 플라즈마 용사 장치
2 플라즈마 용사 토치
3 가스 공급원
4 전원
5 와이어 릴
6 와이어 교정기
7 와이어 공급 기구
10 1차 가스 노즐
11 1차 가스 통로
12 노즐구
20 2차 가스 노즐
21 2차 가스 통로
22 노즐구
30 3차 가스 노즐
31 3차 가스 통로
40 음극
50 와이어 통로
51 1차 와이어 안내 부재
51a 1차 와이어 통로
52 2차 와이어 안내 부재
52a 2차 와이어 통로1 Plasma spraying machine
2 Plasma spray torch
3 gas source
4 Power
5 wire reel
6 wire calibrator
7 wire supply mechanism
10 Primary gas nozzle
11 Primary gas passage
12 nozzle
20 Secondary gas nozzle
21 secondary gas passage
22 nozzle
30 Third gas nozzle
31 Third gas passage
40 cathodes
50 wire passage
51 primary wire guide member
51a primary wire passage
52 secondary wire guide member
52a secondary wire passage

Claims

A secondary gas nozzle disposed on the outer side of the primary gas nozzle to form a secondary gas passage, and a secondary gas nozzle disposed on the outer side of the secondary gas nozzle, the primary gas nozzle having a primary gas passage formed on an outer periphery of the cathode, And a wire passage for supplying a wire for use in the vicinity of a nozzle orifice of the secondary gas nozzle, wherein an arc is generated between the tip of the wire supplied from the wire passage and the cathode, And a plasma flame is injected from the primary gas nozzle to make the tip of the wire into a volume and the volume is injected from the plasma flame and the secondary gas nozzle, 1. A plasma spraying apparatus for spraying a substance on a substance to be treated by gas,
And a third gas passage for injecting a tertiary gas for injecting a high temperature gas into the outer peripheral portion of the plasma flame by receiving the heat of the plasma flame is provided between the primary gas nozzle and the secondary gas nozzle, Comprising a nozzle,
The secondary gas nozzle is formed so as to surround the outside of the tertiary gas nozzle,
Wherein the wire is supplied to the outside of the nozzle hole of the secondary gas nozzle.

The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein the flow rate of the tertiary gas is 20 to 50% of the flow rate of the primary gas at a volume ratio and 5 to 10% of the flow rate of the secondary gas.

The plasma spraying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the tertiary gas is compressed air or carbon dioxide gas.

The plasma spraying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the tertiary gas is an inert gas.

The plasma spraying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the primary gas is compressed air.