WO2003033756A1

WO2003033756A1 - Procede et systeme de pulverisation thermique

Info

Publication number: WO2003033756A1
Application number: PCT/JP2002/010685
Authority: WO
Inventors: Tsuyoshi Itsukaichi; Satoru Osawa
Original assignee: Fujimi Incorporated
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2003-04-24
Also published as: EP1445343A1; EP1445343A4; JP2003129212A; US20050000424A1

Description

明細書溶射方法及び溶射システム技術分野

本発明は、基材上に溶射皮膜を形成するための溶射方法及び溶射システムに関するものである。背景技術

溶射皮膜は、溶射材料を加熱して軟化又は溶融させたものを基材に吹き付けて形成されるので、本質的にその表面は平滑でなく粗面である。そのため、例えば製紙ロールなどの平滑性が要求される用途では、目的の表面粗さを得るべく溶射皮膜の表面を研磨することが行われる。ところが、溶射皮膜は一般に硬度が高いため、その研磨加工は困難なことが多い。特にサーメットを溶射して得られる溶射皮膜の場合には、ダイヤモンド砥粒を使用して研磨する必要があってコス卜が非常に嵩む。従って、溶射後の研磨加工を省略又は簡易化できるような表面粗さの小さい溶射皮膜を得るための手段が求められている。また溶射皮膜は、本質的にポーラスな構造であって、貫通気孔（溶射皮膜の表面から基材にまで達する気孔）を含むことがある。メツキの代替技術として溶射を用いる場合など用途によつては貫通気孔のない溶射皮膜が要求されることがある。従来はそうした場合、溶射皮膜にある程度の厚み（数百/ x m) を持たせることで貫通気孔を防ぐようにしていた。ところが、基本的に厚みが増すほどコストが嵩むので、溶射皮膜はできるだけ薄膜であることが望ましい。従って、溶射皮膜には、薄膜であっても貫通気孔を含まないことが求められている。こうした要望に応える手段の一つに、溶射材料として細粒の粉末を使用することが考えられる。細粒の溶射粉末を溶射することができれば、表面粗さの小さい溶射皮膜が得られる。また、溶射皮膜の内部構造が緻密となるため、薄膜であつても貫通気孔を含まない溶射皮膜が得られるものと期待される。しかし、細粒の粉末を溶射する場合には以下のような問題が新たに生じる。従って、緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を得ることは極めて困難であつた。まず、溶射機においては、スピッティングと呼ばれる現象が起こることがある。スピッティングとは、軟化又は溶融した溶射材料が溶射機の噴射ノズルの内壁に付着 ·堆積し、その堆積物が脱落して皮膜内部に混入することをいう。スピッティングは、溶射皮膜の品質低下の原因になる。また、噴射ノズルの内壁に堆積した溶射材料は、噴射ノズルを閉塞して溶射皮膜の形成そのものを妨げる。溶射材料が細粒の粉末であるときには、該粉末が過溶融することによつて噴射ノズルの内壁に対して付着しやすくなるため、スビッティングが特に起こりやすい。また、細粒になるほど溶射粉未の流動性は低下するので、供給機においては脈動やブリッジ（架橋）などの問題が生じる。溶射機への溶射粉末の供給が脈動のために安定しないと、溶射皮膜の品質は大きく低下する。また、溶射粉末がプリッジを形成すると溶射機への溶射粉末の円滑な供給が不可能となり、最悪の場合供給が停止してしまう。発明の開示

本発明の目的は、緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができる溶射方法及び溶射システムを提供することにある。上記の目的を達成するために、本発明は、供給機から連結配管を経由して供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射方法を提供する。その溶射方法は、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで供給機に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引することと、連結配管の吸入端に吸引された溶射粉末を連結配管の吐出端に向けて搬送することと、溶射機に設けられた噴射口から噴射される筒状の気流の内側に連結配管の吐出端から溶射粉末を導入し、その気流の内側において溶射粉末を軟化又は溶融して射出することとを備える。本発明は、別の溶射方法を提供する。その溶射方法は、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで供給機に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引することと、連結配管の吸入端に吸引された溶射粉末を連結配管の吐出端に向けて搬送することと、溶射機に設けられた燃焼室内に連結配管の吐出端から溶射粉末を導入し、燃焼室内で生成される燃焼ガスにより溶射粉末を軟化又は溶融して燃焼室から直接外部に射出することとを備える。本発明は、別の溶射方法を提供する。その溶射方法は、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで供給機に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引することと、連結配管の吸入端に吸引された溶射粉末を連結配管の吐出端に向けて搬送することと、溶射機に設けられた噴射ノズル内にあって噴射ノズルの下流端から上流に向かって 8センチメ一トル以内の箇所に連結配管の吐出端から溶射粉末を導入し、溶射粉末を軟化又は溶融して噴射ノズルの下流端から外部に射出することとを備える。本発明は、別の溶射方法を提供する。その溶射方法は、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで供給機に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引することと、連結配管の吸入端に吸引された溶射粉末を連結配管の吐出端に向けて搬送することと、溶射機がその吐出口から外部に向けて吐出する熱源に対し、吐出口よりも熱源の流通方向下流において連結配管の吐出端から溶射粉末を供給し、溶射粉末を熱源により軟化又は溶融して射出することとを備える。本発明はまた、供給機から供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射システムを提供する。その溶射システムは、溶射粉末を貯留する貯留槽と、溶射機に設けられた噴射口であって、噴射口は、筒状の気流を噴射することと、貯留槽に貯留された溶射粉未の表面近傍に吸入端が配設され、筒状の気流の内側に吐出端が配設された連結配管であって、連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、その吐出端から筒状の気流の内側に溶射粉末を導入することと、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで貯留槽に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引する機構と、連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を筒状の気流の内側において軟化又は溶融して射出する機構とを備える。本発明は、別の溶射システムを提供する。その溶射システムは、溶射粉末を貯留する貯留槽と、溶射機に設けられた燃焼室であって、燃焼室は、燃焼ガスを生成することと、貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、燃焼室内に吐出端が配設された連結配管であって、連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、その吐出端から燃焼室内に溶射粉末を導入することと、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで貯留槽に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引する機構と、連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を燃焼室内において軟化又は溶融し燃焼室から直接外部に射出する機構とを備える。本発明は、別の溶射システムを提供する。その溶射システムは、溶射粉末を貯留する貯留槽と、溶射機に設けられた噴射ノズルであって、噴射ノズルは、軟化又は溶融された溶射粉末をその下流端から外部に射出することと、貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、噴射ノズル内に吐出端が配設された連結配管であって、連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、噴射ノズル内にあって噴射ノズルの下流端から上流に向かって 8センチメー卜ル以内の箇所に溶射粉末をその吐出端から導入することと、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで貯留槽に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引する機構と、連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を噴射ノズル内において軟化又は溶融し噴射ノズルの下流端から外部に射出する機構とを備える。本発明は、別の溶射システムを提供する。その溶射システムは、溶射粉末を貯留する貯留槽と、溶射機に設けられた吐出口であって、吐出口は、熱源を外部に吐出することと、貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、吐出口の外部に吐出端が配設された連結配管であって、連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、吐出口から吐出される熱源に対し吐出端から溶射粉末を供給することと、連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで貯留槽に貯留された溶射粉末を連結配管の吸入端に吸引する機構と、連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を吐出口から吐出される熱源により軟化又は溶融して射出する機構とを備える。図面の簡単な説明

図 1 (a) は、本発明の第 1実施形態における溶射機を示す側断面図である。図 1 (b) は、図 1 (a) の溶射機の正面図である。

図 1 (c) は、図 1 (a) の溶射機の背面図である。

図 2は、本発明の第 1実施形態における供給機を示す模式図である。

図 3は、本発明の第 2実施形態における溶射機を示す模式図である。

図 4は、本発明の第 3実施形態における溶射機を示す模式図である。

図 5は、本発明の第 4実施形態における溶射機を示す側断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を具体化した第 1の実施形態について図 1 (a) 〜図 2に基づき説明する。本実施形態における溶射システムは、図 1 (a) 〜図 1 (c) に示す、溶射機としての高速フレーム溶射機 1 1 (以下、溶射ガン 1 1ともいう。）と図 2に示す供給機 12とを備えている。まず、図 1 (a) 〜図 1 (c) に基づいて溶射ガン 11について説明する。溶射ガン 1 1は、溶射材料としての溶射粉末を燃料と酸素との燃焼ガスにより軟化又は溶融して射出する。溶射ガン 1 1は、燃料及び酸素の燃焼の場となる燃焼室 1 3を備えている。燃焼室 1 3は、第 1の空孔 1 4を介し溶射ガン 1 1の後端（図 1 ( a ) では左側）で外部に開口している。第 1の空孔 1 4は、燃焼室 1 3内に燃料及び酸素を導入するための流路となる。燃焼室 1 3はまた、第 2の空孔 1 5を介し溶射ガン 1 1の前端（図 1 ( a ) では右側）の吐出口 1 5 aで外部に開口している。第 2の空孔 1 5は、燃焼室 1 3内で燃料及び酸素が燃焼することにより発生する燃焼ガスを吐出口 1 5 aから外部に吐出するための流路となる。第 2の空孔 1 5の中途には、前向きの（第 2の空孔 1 5における燃焼ガスの流通方向下流に向いた）段差面 1 7が形成されている。段差面 1 7には、燃焼ガスの流通方向下流に向けて筒状の気流 2 0を噴射する噴射口 1 8が形成されている。筒状の気流 2 0を構成する圧縮ガスは、図示しない圧縮ガスの供給源から溶射ガン 1 1に供給され、導入路 1 9を経て噴射口 1 8から噴射される。噴射口 1 8 は複数の円孔からなり、これら円孔は段差面 1 7に円環状に配置されている（図 1 ( b ) 参照）。第 2の空孔 1 5を吐出口 1 5 aに向かって流通する燃焼ガスは、噴射口 1 8から噴射される筒状の気流 2 0の内側を通過する。第 2の空孔の中途にあって噴射口 1 8よりも燃焼ガスの流通方向下流位置には、供給機 1 2 (図 2参照）から延びる搬送チューブ 1 6が接続されている。搬送チューブ 1 6を経由して供給機 1 2から溶射ガン] 1へと搬送される溶射粉末は、筒状の気流 2 0の内側を吐出口 1 5 aに向かって流通する燃焼ガスに供給され、筒状の気流 2 0の内側において燃焼ガスにより軟化又は溶融されて射出される

燃焼室 1 3の外側には、燃焼室 1 3を冷却するための冷却媒体の流路 2 1が形成されている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から導入路 2 2を経て前記流路 2 1へと導入され、導出路 2 3を経て排出される。次に、図 2に基づいて供給機 1 2について説明する。供給機 1 2は、溶射粉末を溶射ガン 1 1に供給する。供給機 1 2は、溶射粉末を貯留する貯留槽 2 4を備えている。貯留槽 2 4は、密閉容器 2 5内に収容されている。また貯留槽 2 4には、フィードノズル 2 6が配設されている。フィードノズル 2 6の下端（上流端 ) は、貯留槽 2 4に貯留された溶射粉末の表面近傍に配置され、フィードノズル 2 6の上端（下流端）は、搬送チューブ 1 6 (図 1 ( a ) 参照）に接続されて密閉容器 2 5の外に導出されている。なお、フィードノズル 2 6の下端が「貯留槽 2 4に貯留された溶射粉末の表面近傍」に配置された状態とは、フィードノズル

2 6の下端と溶射粉末の表面との間に若干の隙間がある状態はもちろん、フィードノズル 2 6の下端が溶射粉末の表面に接した状態、及び、フィードノズル 2 6 の下端が溶射粉末内に若千埋没した状態を含むものである。密閉容器 2 5には、同容器 2 5内にキャリアガス（例えば窒素ガス）を導入するための導入口 2 7が形成されている。導入口 2 7から密閉容器 2 5内にキヤリァガスを送り込むと、フィードノズル 2 6の下端近傍の雰囲気に比べてフィードノズル 2 6内の雰囲気が負圧となり、その結果、溶射粉末はキャリアガスと一緒にフィードノズル 2 6内に吸引される。フィードノズル 2 6内に吸引された溶射粉末は、キャリアガスとともに搬送チューブ 1 6を経由して溶射ガン 1 1へと搬送される。フィードノズル 2 6は、ステッピングモータ 2 8によりギヤ機構 2 9を介して上下動する。ステッピングモ一夕 2 8の駆動は、レーザ式センサ 3 0によって検出される貯留槽 2 4内の溶射粉末の表面位置に基づいてフィ一ドノズルコント口 —ラ 3 1によって制御される。フィードノズルコントローラ 3 1は、重量センサ

3 3によって検出される溶射粉末の供給速度の情報に基づいてフィーダーコントローラ 3 2によりフィードバック制御される。貯留槽 2 4内の溶射粉末の表面は、モータ 3 4によって貯留槽 2 4が回転駆動されることで、ならし部材（図示略 ) により平坦にならされる。本実施形態の溶射システムで使用される溶射粉末は、 D _{9 0 ¾}が 2 0 i m以下であることを必須とする。 D ₉。_¾は、粉末を構成する各粒子の体積を粒子径の小さい方から順次積算した値が全粒子の体積を合計した値の 9 0 %に等しくなるときの粒子の直径である。 D _{9 Q ¾}が 2 0 mを超えると、緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を得ることができない。なお、溶射粉末の D ₉。_¾の値は、レーザ回折式粒度測定機（例えば堀場製作所社製の「L A— 3 0 0 J ) を用いて測定される。本実施形態は以下の利点を有する。溶射粉末は、噴射口 1 8から噴射される筒状の気流 2 0の内側で軟化又は溶融され、筒状の気流 2 0の内側を通過して射出される。このため、軟化又は溶融された溶射粉末が第 2の空孔 1 5の内壁に付着 ·堆積するのを抑制することができ、スピッティングの発生を抑制することができる。供給機 1 2は、フィードノズル 2 6の下端近傍の雰囲気に比べてフィードノズル 2 6内の雰囲気を負圧とすることで、溶射粉末をキヤリアガスと一緒にフィ一ドノズル 2 6内に吸引する。そのため、溶射粉末のフィードノズル 2 6への取り込みは、溶射粉末の流動性に依存しない。従って、たとえ溶射粉末が細粒であつても、溶射粉末がプリッジを形成したり溶射粉末の供給が脈動したりするのを抑制することができる。本実施形態の溶射システムは、溶射ガン 1 1におけるスピッティング並びに供給機 1 2におけるブリッジ及び脈動を抑制する。従って、細粒の溶射粉末を安定して供給及び溶射することができ、緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができる。高速フレーム溶射法は、他の溶射法に比べて溶射粉末を大きく加速して基材に対し強く衝突させる。このため、緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜をより確実に形成することができる。以下、本発明を具体化した第 2の実施形態について図 3に基づき説明する。本実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記第 1実施形態における溶射ガン 1 1に代えて、図 3に示す高速フレーム溶射機 4 1 (以下、溶射ガン 4 1ともいう。）を使用したものである。従って、供給機 1 2及び使用される溶射粉末については前記第 1実施形態と同一であるので、その説明は省略する。溶射ガン 4 1は、燃料と酸素との燃焼ガスにより溶射粉末を軟化又は溶融して射出する。溶射ガン 4 1は、燃料及び酸素の燃焼の場となる燃焼室 4 2を備えている。燃焼室 4 2は、溶射ガン 4 1の前端（図 3では右側）で直接外部に開口している。燃焼室 4 2はまた、第 1の空孔 4 3， 4 4を介し溶射ガン 4 1の後端（図 3では左下方）で外部に開口している。第 1の空孔 4 3 , 4 4は、燃焼室 4 2 内に燃料及び酸素を導入するための流路となる。燃焼室 4 2はまた、第 2の空孔 4 5を介し溶射ガン 4 1の後端（図 3では左側）で外部に開口している。第 2の空孔 4 5は、供給機 1 2 (図 2参照）から延びる搬送チューブ 1 6 (図 3には示さず）に連通している。搬送チューブ 1 6を経由して供給機 1 2から溶射ガン 4 1へと搬送される溶射粉末は、第 2の空孔 4 5を経由して燃焼室 4 2に供給され、燃焼室 4 2内において燃焼ガスにより軟化又は溶融されて燃焼室 4 2から直接外部に射出される。燃焼室 4 2の外側には、燃焼室 4 2を冷却するための冷却媒体（エア）の流路 4 6が形成されている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から前記流路 4 6へと導入される。本実施形態では、溶射粉末は、燃焼室 4 2内において燃焼ガスにより軟化又は溶融され、燃焼室 4 2から直接外部に射出される。このため、軟化又は溶融された溶射粉末が噴射ノズルの内壁に付着 ·堆積するのを抑制することができ、スピッティングの発生を抑制することができる。溶射ガン 4 1から射出される溶射粉末の飛行速度は、噴射ノズルを備える従来の高速フレーム溶射機から射出される溶射粉末の飛行速度に比べて遅い。そのため、得られる溶射皮膜は気孔を多く含んだものになりやすい。しかし、本実施形態で使用される溶射粉末は、 D _{9 () ¾}が 2 0 t m以下と細粒であるので軟化又は溶融しゃすい。よって、溶射粉末の飛行速度が遅くても緻密な溶射皮膜を得ることができる。また溶射ガン 4 1は、一般に燃料としてプロピレンを使用するので、燃焼ガスの温度が高く、従来の高速フレーム溶射機に比べて溶射粉末をより確実に軟化又は溶融させることができる。以下、本発明を具体化した第 3の実施形態について図 4に基づき説明する。本実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記第 1実施形態における溶射ガン 1 1に代えて、図 4に示す高速フレーム溶射機 5 1 (以下、溶射ガン 5 1ともいう。）を使用したものである。従って、供給機 1 2及び使用される溶射粉末については前記第 1実施形態と同一であるので、その説明は省略する。溶射ガン 5 1は、燃料と酸素との燃焼ガスにより溶射粉末を軟化又は溶融して射出する。溶射ガン 5 1は、燃料及び酸素の燃焼の場となる燃焼室 5 2を備えている。燃焼室 5 2は、第 1の空孔 5 3 , 5 4を介し溶射ガン 5 1の後端（図 4では左側）で外部に開口している。第 1の空孔 5 3， 5 4は、燃焼室 5 2内に燃料及び酸素を導入するための流路となる。燃焼室 5 2はまた、第 2の空孔 5 5 (噴射ノズル）を介し溶射ガン 5 1の前端（図 4では右側）の吐出口 5 5 aで外部に開口している。第 2の空孔 5 5は、燃焼室 5 2内で燃料及び酸素が燃焼することにより発生する燃焼ガスを吐出口 5 5 aから外部に吐出するための流路となる。第 2の空孔 5 5は、供給機 1 2 (図 2参照）から延びる搬送チューブ 1 6に連通している。搬送チューブ 1 6を経由して供給機 1 2から溶射ガン 5 1へと搬送される溶射粉末は、第 2の空孔 5 5を吐出口 5 5 aに向かって流通する燃焼ガスに供給され、第 2の空孔 5 5内において燃焼ガスにより軟化又は溶融されて射出される。搬送チューブ 1 6の下流端すなわち溶射^末供給口から吐出口 5 5 aまでの長さ Lは 8センチメートル以下、好ましくは 6 . 5センチメートル以下である。この長さ Lを 8センチメートル以下とすることで、スビッティングの発生を抑制することができ、 6 . 5センチメートル以下とすれば、その効果を一段と高めることができる。燃焼室 5 2の外側には、燃焼室 5 2を冷却するための冷却媒体（冷却水）の流路 5 6が形成されている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から前記流路 5 6へと導入される。溶射ガン 5 1は、従来の高速フレーム溶射機に比べて溶射粉末供給口から吐出口 5 5 aまでの長さ Lが短い。そのため、溶射ガン 5 1から射出される溶射粉末の飛行速度は、従来の高速フレーム溶射機から射出される溶射粉末の飛行速度に比べて遅い。そのため、得られる溶射皮膜は気孔を多く含んだものになりやすい。しかし、本実施形態で使用される溶射材料は D ₉ (^が 2 0 m以下と細粒であるので軟化又は溶融しやすい。よって、溶射粉末の飛行速度が遅くても緻密な溶射皮膜を得ることができる。また溶射ガン 5 1は、燃焼ガスの流路である第 2の空孔 5 5の内径を絞り込むことで、溶射粉末の飛行速度を上げることができる。以下、本発明を具体化した第 4の実施形態について図 5に基づき説明する。本実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記第 1実施形態における溶射ガン 1 1に代えて、図 5に示すプラズマ溶射機 6 1 (以下、溶射ガン 6 1 ともいう。）を使用したものである。従って、供給機 1 2及び使用される溶射粉末については前記第 1実施形態と同一であるので、その説明は省略する。溶射ガン 6 1は、プラズマジェットにより溶射粉末を軟化又は溶融して吐出する。溶射ガン 6 1は、力ソード 6 2とアノード 6 3とを備える。両電極 6 2， 6 3間にアーク放電が点弧されることによってプラズマジエツ卜は形成される。溶射ガン 6 1は、プラズマ作動ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の導入路 6 4を備えている。プラズマ作動ガスは、図示しない供給源から前記導入路 6 4を経て前記電極 6 2 , 6 3の近傍に供給される。電極 6 2， 6 3の周囲には、電極 6 2 , 6 3を冷却するための冷却媒体（冷却水）の流路 6 5が形成されている。冷却媒体は、図示しない供給源から導入路 6 6を経て前記流路 6 5へと導入され、導出路 6 7を経て排出される。溶射ガン 6 1の前端（図 5では右側）には、プラズマジェットを吐出する吐出口 6 8が形成されている。その吐出口 6 8のさらに前方には、供給機 1 2 (図 2 参照）から延びる搬送チューブ 1 6の下流端が配設されている。搬送チューブ 1 6を経由して供給機 1 2から溶射ガン 6 1へと搬送される溶射粉末は、吐出口 6 8から吐出されるプラズマジェットに供給され、溶射ガン 6 1の外部においてプラズマジエツトにより軟化又は溶融されて射出される。溶射ガン 6 1は、従来の溶射機のように溶射粉末を溶射機の内部で軟化又は溶融するのでなく、溶射ガン 6 1の外部で軟化又は溶融する。このため、スビッティングの発生のおそれがない。なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。前記第 1〜第 3実施形態では溶射機として高速フレーム溶射機 1 1を用いたが、その他のガス式溶射機で本発明を具体化してもよい。また、プラズマ溶射機などの電気式溶射機で本発明を具体化してもよい。前記第 4実施形態では溶射機としてプラズマ溶射機 6 1を用いたが、高速フレ —ム溶射機などのガス式溶射機で本発明を具体化してもよい。前記第 1実施形態では噴射口 1 8を円孔としたが、円孤状の長孔であってもよい。前記第 1実施形態では噴射口 1 8を円環状に形成したが、多角環状に形成してもよい。前記第 1実施形態では溶射ガン 1 1に接続される搬送チューブ 1 6の本数を 2 本としたが、 1本又は 3本以上としてもよい。また、前記第 4実施形態では溶射ガン 6 1に接続される搬送チューブ 1 6の本数を 1本としたが、 2本以上としてもよい。実施例

次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。表 1に示す溶射機と供給機を組み合わせた溶射システムを用いて、表 1に示す組成及び粒度分布を有する溶射粉末を基材（S S 4 0 0鋼板）に溶射した。基材上に溶射皮膜を形成できたものについては、溶射皮膜の表面粗さ及び緻密さを下記のようにして評価した。その結果を表 1に示す。なお、表 1中の皮膜形成の欄の評価は、溶射皮膜を形成できたものを〇、溶射機でスビッティングが発生して溶射皮膜を形成できなかったものを X、供給機から溶射機へ溶射粉末を供給することができず溶射皮膜を形成できなかったものを X Xとして評価した。表 1中の供給機の欄の「AM— 3 0」及び「P L _ 2 5」はテクノサーブ社製の供給機の商品名、「1 2 6 4」は P R A X A I R社製の供給機の商品名である。各実施例及び比較例における溶射条件は次の通りである。実施例 1〜4、比較例 1 , 6〜9 溶射機：ウィティコジャパン社製の高速フレーム溶射機「0— Gun」（第 1 の実施形態における溶射機 1 1に相当）、酸素流量： 1 900 s c f h (893 m 1 Zm i n) 、灯油流量： 5. 1 g p h (0. 32 1 m i n) 、溶射距離： 250 mm 実施例 5、比較例 10, 1 1

溶射機： PRAXA 1 R社製のプラズマ溶射機「S G— 100」（第 4の実施形態における溶射機 6 1に相当）、電流： 700八、八 1： : 50 3 1 (345 kP a) , He : 90 p s i (620 k p a) 、溶射粉末供給ュニッ卜：外部供給タイプ実施例 6

溶射機： SULZER ME TCQ社製の高速フレーム溶射機「ダイヤモンドジェット ·スタンダードタイプ（D J— STD) 」（第 2の実施形態における溶射機 41に相当）、酸素流量： 40目盛、プロピレン流量： 38目盛、 a i r流量： 47目盛、溶射距離： 200mm 比較例 2〜4, 12〜1 5

溶射機： PRAXA I RZTAFA社製の高速フレーム溶射機「 J P— 500 0」、バレル（噴射ノズル）の長さ： 1 0. 16センチメートル（=4インチ）、酸素流量： 1 900 s c f h (893ml /m i n ) 、灯油流量： 5. 1 p h ( 0. 32 1 / i n ) 、溶射距離： 380 mm 比較例 5

溶射機： DELORO STEEL I TE C OAT I NG社製の高速フレーム溶射機「 J ET— KOTE」、酸素流量： 1000目盛、プロピレン流量： 6 3目盛、パイロットガス（H₂) 流量： 10目盛、パイロットガス（〇₂) 流量： 10目盛、溶射距離： 200mm 溶射皮膜の表面粗さの評価

基材上に形成された厚さ 200 mの溶射皮膜の表面粗さ R aを測定した。下記の測定条件で測定される表面粗さ R aが 1. 0 11未満のものを©、 1. O n m以上 2. 0 m未満のものを〇、 2. 0 m以上 3. 0 Atm未満のものを△、 3. 0 m以上のものを Xと評価した。表面粗さ R aの測定条件

測定機：株式会社東京精密製の表面粗さ測定機「サーフコム 1400D— 12 J 測定長さ： 10. 0mm、カツトオフ波長： 0. 8mm、測定速度： 0. 30 mm/ s e c, 先子： r = 5 m 溶射皮膜の緻密さの評価

基材上に形成された厚さ 30 / mの溶射皮膜について、 J I S Z 2371 に準拠して塩水噴霧試験を行った。すなわち、溶射皮膜で被覆された基材の表面に塩水を噴霧した。塩水の噴霧から 24時間経過した後に外観を目視にて観察し、鲭が認められたものを X、鲭が認められなかったものを〇と評価した。

溶射粉末評価

八

溶射機供給機組成粒度分布（μ πΐ) 皮膜形成表面粗さ緻密さ

D】o* D50* D90* Ra \ u m) 爽施例 1 Θ -gun AM - 30 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 〇 ◎ (0.73) 〇実施例 2 Θ -gun AM - 30 WC/12Co 0.9 3.3 6.3 〇 ◎ (0.99) 〇実施例 3 Θ -gun A -30 WC/12Co 2.1 6.4 11.7 〇〇 (1.52) 〇実施例 4 Θ -gun AM- 30 Ni-20Cr 2.7 6.0 10.1 〇〇 (1.48) 〇実施例 5 SG-100 AM-30 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 〇 ® (0.83) 〇実施例 6 DJ-STD AM-30 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 〇 © (0.82) 〇比較例 1 Θ -gun AM-30 WC/12Co 9.7 23.5 37.1 〇 Δ (2.78) 〇比較例 2 JP-5000 AM-30 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 X - - 比較例 3 JP-5000 AM-30 WC/12Co 0.9 3.3 6.3 X - - 比較例 4 JP-5000 AM-30 WC/12Co 2.1 6.4 11.7 X 一

比較例 5 Jet-Kote AM-30 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 X - - 比較例 6 Θ -gun Pし - 25 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 X X - - 比較例 7 Θ -gun Pし - 25 WC/12Co 0.9 3.3 6.3 X X - - 比較例 8 Θ -gun PL-25 WC/12Co 2.1 6.4 11.7 X X - - 比較例 9 6 -gun 1264 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 X X 一 - 比較例 10 SG-100 PL-25 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 X X

比較例 11 SG-100 1264 WC/12Co 0.6 1.8 5.2 X X

比較例 12 JP-5000 Pし - 25 WC/12Co 9.7 23.5 37.1 X

比較例 13 JP-5000 PL-25 WC/12Co 18.6 27.7 42.8 〇 X (3.85) X 比較例 14 JP-5000 PL-25 Ni-20Cr 8.6 22.9 35.2 X

比較例 15 JP-5000 PL-25 Ni-20Cr 20.1 30.2 45.6 o X (3.92) X 表 1に示すように、実施例 1〜 6で得られた溶射皮膜はいずれも、表面粗さに関する評価が良好（◎又は〇）であり、緻密さに関する評価も良好（〇）であつた。それに対し、比較例 1〜 1 5の場合は、比較例 1 , 比較例 1 3及び比較例 1 5を除いては溶射皮膜を形成することさえできず、形成できてもその表面粗さ及び緻密さに関する評価は不良（X ) であった。

Claims

請求の範囲

1 . 供給機から連結配管を経由して供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射方法であって、

前記連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて前記連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで前記供給機に貯留された溶射粉末を前記連結配管の吸入端に吸引することと、

前記連結配管の吸入端に吸引された溶射粉末を該連結配管の吐出端に向けて搬送することと、

前記溶射機に設けられた噴射口から噴射される筒状の気流の内側に前記連結配管の吐出端から溶射粉末を導入し、その気流の内側において該溶射粉末を軟化又は溶融して射出することと

を備える方法。

2 . 供給機から連結配管を経由して供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射方法であって、

前記溶射機に設けられた燃焼室内に前記連結配管の吐出端から溶射粉末を導入し、該燃焼室内で生成される燃焼ガスにより該溶射粉末を軟化又は溶融して該燃焼室から直接外部に射出することと

を備える方法。

3 . 供給機から連結配管を経由して供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射方法であって、

前記溶射機に設けられた噴射ノズル内にあって該噴射ノズルの下流端から上流に向かって 8センチメートル以内の箇所に前記連結配管の吐出端から溶射粉末を導入し、該溶射粉末を軟化又は溶融して該噴射ノズルの下流端から外部に射出することと

を備える方法。

4. 供給機から連結配管を経由して供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射方法であって、

前記連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて前記連結配管の内部雰 H気を負圧にすることで前記供給機に貯留された溶射粉末を前記連結配管の吸入端に吸引することと、

前記溶射機がその吐出口から外部に向けて吐出する熱源に対し、前記吐出口よりも前記熱源の流通方向下流において前記連結配管の吐出端から溶射粉末を供給し、該溶射粉末を前記熱源により軟化又は溶融して射出することと

を備える方法。

5 . 前記溶射粉末を構成する各粒子の体積を粒子径の小さい方から順次積算した値が全粒子の体積を合計した値の 9 0 %に等しくなるときの粒子の直径が 2 0 i m以下である請求項 1から請求項 4のいずれか一項に記載の方法。

6 . 供給機から供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射システムであって、

溶射粉末を貯留する貯留槽と、前記溶射機に設けられた噴射口であって、該噴射口は、筒状の気流を噴射することと、

前記貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、前記筒状の気流の内側に吐出端が配設された連結配管であって、該連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、その吐出端から前記筒状の気流の内側に溶射粉末を導入することと、

前記連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて前記連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで前記貯留槽に貯留された溶射粉末を前記連結配管の吸入端に吸引する機構と、

前記連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を前記筒状の気流の内側において軟化又は溶融して射出する機構と

を備えるシステム。

7 . 供給機から供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射システムであって、

溶射粉末を貯留する貯留槽と、

前記溶射機に設けられた燃焼室であって、該燃焼室は、燃焼ガスを生成することと、

前記貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、前記燃焼室内に吐出端が配設された連結配管であって、該連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、その吐出端から前記燃焼室内に溶射粉末を導入することと、

前記連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を前記燃焼室内において軟化又は溶融し該燃焼室から直接外部に射出する機構と

を備えるシステム。

8 . 供給機から供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射システムであって、

溶射粉末を貯留する貯留槽と、

前記溶射機に設けられた噴射ノズルであって、該噴射ノズルは、軟化又は溶融された溶射粉末をその下流端から外部に射出することと、

前記貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、前記噴射ノズル内に吐出端が配設された連結配管であって、該連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、前記噴射ノズル内にあつて該噴射ノズルの下流端から上流に向かって 8センチメートル以内の箇所に溶射粉末をその吐出端から導入することと、

前記連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を前記噴射ノズル内において軟化又は溶融し該噴射ノズルの下流端から外部に射出する機構と

を備えるシステム。

9 . 供給機から供給される溶射粉末を溶射機において軟化又は溶融して射出するための溶射システムであって、

溶射粉末を貯留する貯留槽と、

前記溶射機に設けられた吐出口であって、該吐出口は、熱源を外部に吐出することと、

前記貯留槽に貯留された溶射粉末の表面近傍に吸入端が配設され、前記吐出口の外部に吐出端が配設された連結配管であって、該連結配管は、その吸入端から吐出端に向けて溶射粉末を搬送し、前記吐出口から吐出される熱源に対しその吐出端から溶射粉末を供給することと、

前記連結配管の吸入端近傍の雰囲気に比べて前記連結配管の内部雰囲気を負圧にすることで前記貯留槽に貯留された溶射粉末を前記連結配管の吸入端に吸引する機構と、前記連結配管の吐出端から吐出される溶射粉末を前記吐出口から吐出される熱源により軟化又は溶融して射出する機構と

を備えるシステム。

1 0 . 前記溶射粉末を構成する各粒子の体積を粒子径の小さい方から順次積算した値が全粒子の体積を合計した値の 9 0 %に等しくなるときの粒子の直径が 2 0 m以下である請求項 6から請求項 9のいずれか一項に記載のシステム。