KR20030044220A - 유전장벽방전을 이용한 플라즈마 용사 장치 및 그 장치를이용한 표면 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 물체의 표면처리에 사용될 수 있는 유전체장벽방전을 이용한 플라즈마 용사기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반적인 유전체장벽방전의 방전영역은 제한되어 있어, 입체적인 피처리물을 표면처리하지 못하는 단점을 극복하고자 유전체장벽방전을 용사의 형태로 발생시키는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 아크가 발생하지 않는 개방형 유전체 장벽 방전 전극과, 접지전극의 보호와 균일한 플라즈마의 분사를 위한 가스 분배 장치로 이루어진것에 특징이 있다.

Description

유전장벽방전을 이용한 플라즈마 용사 장치 및 그 장치를 이용한 표면 처리 방법 {Dielectric barrier discharge plasma torch and its application method in surface treatment}

본 발명은 플라즈마를 이용한 표면 처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 유전체 장벽 방전을 이용하여 피처리물의 표면 처리를 하는 플라즈마 용사 장치 및 그 장치를 이용한 표면처리 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 일반적인 유전체장벽방전의 경우에는 도 1과 같이 평행한 전극판(2),(3) 과 유전체(1)를 구비하고 있으며, 전극판(2),(3)에 고전압의 교류전원(4)을 인가하여 방전을 발생시킴으로써 피처리물의 표면처리를 하게 된다. 그러나 종래 기술에 따른 표면 처리 장치의 경우에는 처리 될 수 있는 피처리물의 형태가 얇은 판 형태이어야만 하고, 피처리물이 높은 전기장에 의해 영향을 받는 경우에는 표면 처리를 하기 힘든 문제점을 잦고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유전체장벽 방전에 의하여 발생된 플라즈마를 강한 기체의 흐름을 이용하여 방전전극 외부로 분출시킴으로써 피처리물의 외형에 무관하게 균일한 표면처리를 할 수 있게 하고, 또한 피처리물에 미치는 전기장에 의한 영향을 줄이는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아크가 발생하지 않게 유전체에 의해 밀봉된 개방형 방전 전극과 용사기 내부의 접지전극사이의 유전체장벽방전을 일으켜서 이를 강력한 기체의 분사를 이용하여 용사기 외부로 분출시킨다. 이 경우 플라즈마에 노출되는 접지전극의 경우에 전극표면에서 고르게 방전이 발생하지 않고 국소점에서만 방전이 발생할 수 있는데 이를 막기 위하여 전극사이로 공급되는 기체의 흐름에 소용돌이를 발생시켜 국부적방전에 의한 전극의 손상을 막을 수 있으며, 보다 균일한 처리효율을 기대할 수 있는 특징이 있다. 또한 입체적인 피처리물을 처리하기 위해서는 상기의 유전체장벽방전을 이용한 플라즈마 용사기를피처리물의 형태에 맡게 배열하여 빠른 시간내에 표면처리를 할수 있게 하는데 특징이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유전체 장벽 방전 표면처리장치의 구조

도 2는 본 발명에 사용되는 유전체 장벽 방전 플라즈마 용사장치의 구조

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 유전체 장벽, 2: 평행판 전극, 3: 평행 접지 전극판, 4: 전원부, 5: 원통형 접지 전극, 6: 가스주입구, 7: 스크류 형태의 가이드, 8: 용사 장치 몸체, 9: 원형 코일 형태 전극, 10: 접지 전극 지지대

이하 본 발명에 따른 플라즈마 용사장치 및 용사 방법의 실시예를 첨부된 도면을 통해 설명한다.

본 발명에 따른 유전체장벽 방전을 이용한 플라즈마 용사 장치는 도 2에 나타낸 바와 같이, 원통형 접지 전극(5)과 유전체에 의해 밀봉되고 용사장치 몸체(8)와 소정의 각도를 이루는 원형 코일 형태의 전극(9)을 구비하고 있으며, 상기 접지 전극(5)은 가스가 새지 않도록 구성된 접지전극 지지대(10)에 의하여 지지되어 있다. 또한 용사장치의 몸체(8)의 한 부분에는 가스 주입구(6)가 있으며, 상기 가스 주입구를 통해 강력하게 주입된 가스가 회전력을 가지고 몸체(8) 외부로 분출 될 수 있도록 해주는 스크류형태의 가이드(7)가 접지전극(5)을 감고 있는 형태로 구비되어 있고, 상기 전극(5),(9) 들 사이에 고전압의 교류전원을 인가하는 고전압 발생부(4)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 원통형 접지 전극(5)과 유전체에 의해 밀봉된 원형 코일 형태의 전극(9)사이에 고전압이 교류전원(4)을 인가하여 유전체 장벽 방전을 발생 시키게 되면, 유전체에 밀봉된 전극(9)이 원형 코일 형태를 하고 있기 때문에 발생된 플라즈마가 강력한 기체의 흐름에 의해서 분출되어 질 뿐만 아니라 전계의 방향이 분출 방향과도 비슷하게 되어 보다 많은 양의 플라즈마를 방출 할 수 있다. 또한스크류 형태의 가이브부(7)를 구비하고 있어 가스가 접지전극(5)의 끝단(6)에 주입되면 상기 가이브부(7)를 지나면서 회전력을 얻게 되고, 가스가 회전력을 지니게 되면 접지전극(5)의 말단 국소지점에서만 발생 할 수 있는 플라즈마를 접지전극(5)의 전체 표면으로 빠르게 확산시킬 수가 있게 되는 것이다. 이렇게 되면 전극의 손상을 막을 수 있을 뿐 아니라 보다 균일한 플라즈마의 발생을 기대 할 수 있고, 전극(5)외부에서 표면처리를 하게 되므로 피처리물이 강력한 전자기장에 노출되는 것을 막을 수 있는 구조를 갖게 된다.

상기 원형 코일 형태의 전극(9)이 용사장치 몸체(8)와 이루는 각도는 필요한 플라즈마 용사 면적에 따라 적절히 조정하여 사용 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 플라즈마 표면처리 방법은 상기 플라즈마 용사 장치를 피 처리물의 형태에 따라 적절히 배치하는 것을 특징으로 한다. 즉 피처리물의 형상이 입체적인 경우 그 형상에 따라 균일하게 방출되는 본 발명에 따른 플라즈마 용사 장치를 하나 또는 다수개 적절히 배치하면 그 형상이나 크기에 관계없이 안정적이고 균일한 표면처리가 가능해 지는 것이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 용사 장치 및 표면 처리 방법을 사용하면 전극 사이로 공급되는 기체의 흐름에 소용돌이를 발생 시켜 국부적 방전에 의한 전극의 손상을 막을 수 있으며 보다 균일한 처리 효율을 기대 할 수 있다. 또한 종래 기술에 따르면 방전영역이 제한 되어 입체적인 표면처리를 하지못하는 문제점이 있었으나 본 발명에 따르면 입체적인 피처리물의 경우에도 용사장치 밖으로 분출되는 균일한 플라즈마를 이용하여 처리 할 수 있고, 피처리물이 고전계의 전기장에 노출되는 것을 막을 수 있기 때문에 보다 다양한 재료의 피처리물 표면처리를 가능하게 해 줄 수 가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 유전체 장벽 방전을 이용한 플라즈마 용사 장치에 있어서,원통형 접지 전극(5)과 유전체에 의해 밀봉되고 용사장치 몸체(8)와 소정의 각도를 이루는 원형 코일 형태의 전극(9), 상기 접지 전극(5)을 지지하는 지지대(10)와, 용사장치의 몸체(8)의 한 부분에 위치하는 가스 주입구(6)와, 상기 가스 주입구(6)를 통해 주입된 가스가 회전력을 가지고 몸체(8) 외부로 분출 될 수 있도록 해주는 스크류형태의 가이드(7)와, 상기 전극(5),(9) 들 사이에 고전압의 교류전원을 인가하는 고전압 발생부(4)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 용사장치.
2. 원통형 접지 전극(5)과 유전체에 의해 밀봉되고 용사장치 몸체(8)와 소정의 각도를 이루는 원형 코일 형태의 전극(9), 상기 접지 전극(5)을 지지하는 지지대(10)와, 용사장치의 몸체(8)의 한 부분에 위치하는 가스 주입구(6)와, 상기 가스 주입구(6)를 통해 주입된 가스가 회전력을 가지고 몸체(8) 외부로 분출 될 수 있도록 해주는 스크류형태의 가이드(7)와, 상기 전극(5),(9) 들 사이에 고전압의 교류전원을 인가하는 고전압 발생부(4)로 구성되어 있는 플라즈마 용사장치를 이용하여 입체적인 피처리물을 처리하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법
3. 상기 제 2항에 있어서,

   상기 플라즈마 용사 장치가 다수개 인 것을 특징으로 하는 표면처리 방법