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JP2003213398A - Plasma spraying equipment - Google Patents

Plasma spraying equipment

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JP2003213398A
JP2003213398A JP2002009764A JP2002009764A JP2003213398A JP 2003213398 A JP2003213398 A JP 2003213398A JP 2002009764 A JP2002009764 A JP 2002009764A JP 2002009764 A JP2002009764 A JP 2002009764A JP 2003213398 A JP2003213398 A JP 2003213398A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
air
thermal spray
torch
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002009764A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3881895B2 (en
Inventor
Yasufumi Norimatsu
康文 則松
Yukio Manabe
幸男 真鍋
Nobumi Hiromoto
悦己 広本
Yasuyuki Kobayashi
泰幸 小林
Manabu Nagata
学 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002009764A priority Critical patent/JP3881895B2/en
Publication of JP2003213398A publication Critical patent/JP2003213398A/en
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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、材料の表面を改質するプラズマ溶
射装置、に関し、様々な条件への適応を容易にするとと
もに経済性を高めるようにする。 【解決手段】 プラズマアーク3により溶射を行なう溶
射装置であって、溶射トーチ9に該溶射トーチ9先端か
ら基材1近傍までを覆う空気遮断用のチャンバ25を取
り付るとともに、チャンバ25を溶射トーチ9の軸方向
に伸縮可能に構成する。
(57) Abstract: The present invention relates to a plasma spraying apparatus for modifying the surface of a material, which facilitates adaptation to various conditions and increases economic efficiency. SOLUTION: This is a thermal spraying apparatus for performing thermal spraying by means of a plasma arc 3, wherein an air blocking chamber 25 covering from the tip of the thermal spraying torch 9 to the vicinity of a substrate 1 is attached to the thermal spraying torch 9 and the chamber 25 is thermally sprayed. The torch 9 is configured to be able to expand and contract in the axial direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、材料の表面を改質
する、プラズマ溶射装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma spray apparatus for modifying the surface of a material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、産業機械及び海洋構造物など
の大型構造物の機械商品や部材には耐食性を付与するた
め、金属溶射及びサーメット溶射が広く用いられてい
る。ここで、図3は大気中での溶射による溶射皮膜を示
す模式的な断面図であるが、図示するように、一般にこ
れらの溶射皮膜2内の溶射粒子4間の未結合部には気孔
24が存在している。このような気孔24は、溶射時の
空気巻き込みにより溶射粒子4が酸化されて、溶射粒子
4の周りに酸化膜23が形成され、酸化膜23がそのま
ま皮膜2中に取り込まれて各溶射粒子4間の隙間が大き
くなることにより発生する。また、上記以外にも、粒子
4の溶融によって発生するヒュームが溶射粒子4に付着
し皮膜2中に取り込まれたり、皮膜2の表面に付着した
ヒュームが積層する場合に皮膜2に取り込まれたりする
ことにより気孔24が生成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, metal spraying and cermet spraying have been widely used for imparting corrosion resistance to machine products and members of large structures such as industrial machines and marine structures. Here, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a thermal spray coating formed by thermal spraying in the atmosphere, but as shown in the drawing, generally, pores 24 are formed in the unbonded portions between the thermal spray particles 4 in these thermal spray coatings 2. Exists. In such pores 24, the sprayed particles 4 are oxidized by air entrainment during spraying, an oxide film 23 is formed around the sprayed particles 4, and the oxide film 23 is taken into the coating film 2 as it is and each sprayed particle 4 is formed. It occurs when the gap between them becomes large. In addition to the above, fumes generated by melting of the particles 4 are attached to the thermal spray particles 4 and taken into the coating 2, or fumes attached to the surface of the coating 2 are taken into the coating 2 when they are stacked. As a result, the pores 24 are generated.

【0003】そして、このような気孔24が金属素材
(基材)1の表面に達すると開口気孔が形成され貫通欠
陥となる。そして、このような貫通欠陥が生じると、使
用環境中の腐食液等が浸透し、基材1が腐食して、皮膜
2の割れや皮膜2の剥離等の問題が生じる。なお、気孔
24が多いほど欠陥生成頻度も高くなる。このような貫
通欠陥を防止するには、飛行中の溶射粒子が大気中の酸
素と結合するのを防止し、溶射粒子を十分溶融させるこ
と、また、溶射粒子の溶融によって発生するヒュームを
抑制することが重要である。
When such pores 24 reach the surface of the metal material (base material) 1, open pores are formed and become penetration defects. When such penetrating defects occur, the corrosive liquid or the like in the use environment penetrates and the base material 1 corrodes, causing problems such as cracking of the film 2 and peeling of the film 2. Note that the more pores 24, the higher the frequency of defect generation. In order to prevent such penetrating defects, it is necessary to prevent the spray particles in flight from combining with oxygen in the atmosphere, to sufficiently melt the spray particles, and to suppress the fumes generated by the melting of the spray particles. This is very important.

【0004】このような点に鑑みて、本願発明者らは、
特願2000−9494(特開2001−20035
4)において、図2に示すような溶射装置を提案した。
この技術では、溶射トーチ9に冷却機構(冷却通路)1
2を有する空気遮断用の小型チャンバ5を取り付け、溶
射トーチ9の先端から基材1近傍までを上記チャンバ5
で覆っている。
In view of such a point, the inventors of the present invention have
Japanese Patent Application No. 2000-9494 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-20035)
In 4), a thermal spraying device as shown in FIG. 2 was proposed.
In this technique, the thermal spray torch 9 has a cooling mechanism (cooling passage) 1
A small chamber 5 for shutting off air having 2 is attached, and the chamber 5 from the tip of the thermal spray torch 9 to the vicinity of the substrate 1 is
Covered with.

【0005】そして、小型チャンバ5により外部からの
空気の流入を制限するとともに、補助ガスだまり8より
不活性ガスを流す。これにより、プラズマアーク3への
酸素の混入を軽減・防止して溶射粒子の酸化を防止する
とともに、小型チャンバ5と基材1との間の距離を2〜
20mm離隔することで、小型チャンバ5内に滞留した
ヒュームを安定して小型チャンバ5外に放出させる効果
があるほか、小型チャンバ5内のヒューム濃度を低減で
き溶射皮膜2の気孔率を低減することができる。
Then, the inflow of air from the outside is restricted by the small chamber 5, and an inert gas is allowed to flow from the auxiliary gas reservoir 8. As a result, the mixture of oxygen into the plasma arc 3 is reduced / prevented to prevent the spray particles from being oxidized, and the distance between the small chamber 5 and the base material 1 is set to 2 to 2.
The separation of 20 mm has the effect of stably discharging the fumes accumulated in the small chamber 5 to the outside of the small chamber 5, and can reduce the fume concentration in the small chamber 5 to reduce the porosity of the thermal spray coating 2. You can

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、溶射トーチ
と基材との間には当然ながら適正な距離があるので、多
種の溶射粒子を様々な状況において最適な条件で溶射す
るためには、各条件に対応した異なるチャンバが必要に
なるという課題がある。また、適正条件での溶射には試
行錯誤が必要となるが、多種のチャンバの交換をともな
う場合、手間がかかるという課題がある。
By the way, since there is of course an appropriate distance between the thermal spray torch and the base material, in order to spray various types of thermal spray particles under various conditions under optimal conditions, There is a problem that different chambers corresponding to the conditions are required. Further, although thermal spraying under appropriate conditions requires trial and error, there is a problem that it takes time and labor when various chambers are replaced.

【0007】一方、空気の混入を減らすには大量の不活
性ガスを流す必要があるが、これはランニングコストの
増大を招くという課題がある。本発明は、このような課
題に鑑み創案されたもので、様々な条件への適応を容易
にするとともに経済性を高めるようにした、溶射装置を
提供することを目的とする。
On the other hand, it is necessary to flow a large amount of inert gas in order to reduce the mixing of air, but this has a problem of increasing running costs. The present invention was devised in view of such problems, and an object thereof is to provide a thermal spraying device that facilitates adaptation to various conditions and enhances economic efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明のプラズマ溶射装置は、プラズマアークにより
溶射を行なう溶射装置であって、溶射トーチに該溶射ト
ーチ先端から基材近傍までを覆う空気遮断用のチャンバ
が取り付けられるとともに、該チャンバが、該溶射トー
チの軸方向に伸縮可能に構成されていることを特徴とし
ている。
For this reason, the plasma spraying apparatus of the present invention according to claim 1 is a spraying apparatus for spraying by a plasma arc, wherein the spraying torch has a portion from the tip of the spraying torch to the vicinity of the substrate. A chamber for shutting off air is attached, and the chamber is configured to be expandable and contractable in the axial direction of the thermal spray torch.

【0009】また、請求項2記載の本発明のプラズマ溶
射装置は、請求項1記載の構成において、該チャンバの
端部に、該チャンバと該基材との間に気流カーテンを形
成する気流カーテン形成手段が設けられていることを特
徴としている。また、請求項3記載の本発明のプラズマ
溶射装置は、請求項2記載の構成において、該気流カー
テンが、空気により形成されることを特徴としている。
Further, in the plasma spraying apparatus of the present invention according to claim 2, in the structure according to claim 1, an air flow curtain for forming an air flow curtain between the chamber and the base material at an end of the chamber. It is characterized in that a forming means is provided. Further, the plasma spraying apparatus of the present invention according to claim 3 is characterized in that, in the configuration according to claim 2, the air flow curtain is formed by air.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態にかかるプラズマ溶射装置について説明すると、
図1はその全体構成示す模式的な断面図である。図中の
符号9は溶射トーチを示している。この溶射トーチ9の
内部には複数の小径のプラズマ生成流路14が設けられ
ており、これらのプラズマ生成流路14は混合流路13
で合流するようになっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A plasma spraying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the overall structure. Reference numeral 9 in the drawing indicates a thermal spray torch. Inside the thermal spray torch 9, a plurality of small-diameter plasma generation flow paths 14 are provided, and these plasma generation flow paths 14 are the mixing flow paths 13.
It is supposed to meet at.

【0011】また、溶射トーチ9の内部には粉末供給ポ
ート10が形成されており、この粉末供給ポート10の
先端は混合流路13内に接続されている。したがって、
溶射時には、各プラズマ生成流路14のプラズマが混合
流路13内で合流するとともに、粉末供給ポート10を
通って溶射粉末11が混合流路13のプラズマの中央部
に供給されるようになっている。これにより、混合流路
13から基材1方向に向けて溶射粒子4が噴出し、溶射
炎(プラズマアーク)3が形成されるようになってい
る。また、溶射粒子4はプラズマアーク3内で加熱され
て溶融し、基材1に衝突後に固化して溶射皮膜2が形成
されるようになっている。
A powder supply port 10 is formed inside the thermal spray torch 9, and the tip of the powder supply port 10 is connected to the inside of the mixing channel 13. Therefore,
At the time of thermal spraying, the plasmas of the respective plasma generation channels 14 merge in the mixing channel 13, and the thermal spray powder 11 is supplied to the central portion of the plasma of the mixing channel 13 through the powder supply port 10. There is. As a result, the spray particles 4 are ejected from the mixing channel 13 toward the base material 1 to form the spray flame (plasma arc) 3. Further, the spray particles 4 are heated and melted in the plasma arc 3 and solidified after colliding with the base material 1 to form the spray coating 2.

【0012】ところで、図示するように、溶射トーチ9
には、溶射トーチ9の先端側全周を覆うような小型チャ
ンバ5が嵌着されており、この小型チャンバ5により溶
射時に発生したプラズマアーク3が大気から遮断される
ようになっている。また、上記小型チャンバ5の一部は
溶射トーチ9の外周に嵌着されて溶射トーチ9と一体化
されている。
By the way, as shown in FIG.
A small chamber 5 is fitted in the chamber so as to cover the entire circumference of the tip side of the thermal spray torch 9, and the plasma arc 3 generated during thermal spraying is shielded from the atmosphere by the small chamber 5. A part of the small chamber 5 is fitted on the outer periphery of the thermal spray torch 9 and integrated with the thermal spray torch 9.

【0013】また、小型チャンバ5の内周には、溶射ト
ーチ9の混合流路13をとり囲む形で略リング状(ドー
ナツ状)の補助ガスだまり8が設けられている。この補
助ガスだまり8には、外部から補助ガス供給するための
ガス供給ポート8aが形成されるとともに、補助ガスだ
まり8の基材1方向の面には複数個の補助ガス噴射口7
が形成されている。そして、このような構成により、上
記の補助ガス供給ポート8aから供給される補助ガス6
が、補助ガス噴出口7から基材1に向けて噴出するよう
になっている。なお、補助ガス6は例えば窒素ガスやア
ルゴンガス、あるいはこれらのガスの混合物である。
Around the inner circumference of the small chamber 5, a substantially ring-shaped (doughnut-shaped) auxiliary gas reservoir 8 is provided so as to surround the mixing flow passage 13 of the thermal spray torch 9. A gas supply port 8a for supplying auxiliary gas from the outside is formed in the auxiliary gas reservoir 8, and a plurality of auxiliary gas injection ports 7 are provided on the surface of the auxiliary gas reservoir 8 in the direction of the substrate 1.
Are formed. With such a configuration, the auxiliary gas 6 supplied from the above-mentioned auxiliary gas supply port 8a.
However, the auxiliary gas is ejected from the auxiliary gas ejection port 7 toward the substrate 1. The auxiliary gas 6 is, for example, nitrogen gas, argon gas, or a mixture of these gases.

【0014】また、図示するように、補助ガス噴出口7
は、溶射トーチ9の中心軸線に対して傾いて形成され、
補助ガス6が上記中心軸線(すなわち、プラズマ中心
軸)に対して所定角度(例えば5〜30゜)で噴出口7
から噴出するように設定されている。さらに、この補助
ガス噴出口7からは、プラズマ気流に対して1〜3倍の
流速で補助ガス6が噴流(噴出)するようになってい
る。
Further, as shown in the figure, the auxiliary gas ejection port 7
Is formed so as to be inclined with respect to the central axis of the thermal spray torch 9,
The auxiliary gas 6 is jetted out at a predetermined angle (for example, 5 to 30 °) with respect to the central axis (that is, the plasma central axis).
It is set to squirt from. Further, the auxiliary gas 6 is jetted (spouted) from the auxiliary gas jet port 7 at a flow velocity which is 1 to 3 times the flow velocity of the plasma flow.

【0015】一方、小型チャンバ5の基材1側の内周に
は、円筒状のスライディングチャンバ20が設けられて
いる。このスライディングチャンバ20は、小型チャン
バに対して軸方向に摺動可能に設けられており、摺動可
能な範囲で任意に固定可能に構成されている。つまり、
小型チャンバ5及びスライディングチャンバ20からな
るチャンバ25が溶射トーチ9の軸方向に伸縮可能なテ
レスコピック機構を有しているのである。これにより、
基材1と溶射トーチ9との距離が変化する場合にも、チ
ャンバ20の端部と基材1との距離を一定にすることが
できる。
On the other hand, a cylindrical sliding chamber 20 is provided on the inner periphery of the small chamber 5 on the substrate 1 side. The sliding chamber 20 is provided so as to be slidable in the axial direction with respect to the small chamber, and can be arbitrarily fixed within a slidable range. That is,
The chamber 25 composed of the small chamber 5 and the sliding chamber 20 has a telescopic mechanism that can expand and contract in the axial direction of the thermal spray torch 9. This allows
Even when the distance between the base material 1 and the thermal spray torch 9 changes, the distance between the end portion of the chamber 20 and the base material 1 can be made constant.

【0016】また、スライドチャンバ20の先端側(基
材側、即ち図中右側)には気流カーテン形成手段26が
設けられている。この気流カーテン形成手段26はチャ
ンバ25と基材1との間に気流カーテンを形成して、チ
ャンバ25内に空気が流入するのを防止するものであ
る。具体的に説明すると、スライドチャンバ20の先端
側の外周には空気だまり21が設けられている。この空
気だまり21には、外部から空気だまり21内に高圧空
気を供給するため空気供給ポート24が設けられるとと
もに、図示するように空気供給ポート24から供給され
る空気を噴射するための空気噴射スリット22が形成さ
れている。この空気噴射スリット22は円周上に形成さ
れたスリットであって、その開口方向が基材1に対して
所定の角度(例えば60〜80°)になるように設定さ
れている。
An air flow curtain forming means 26 is provided on the front end side of the slide chamber 20 (the base material side, that is, the right side in the drawing). The air flow curtain forming means 26 forms an air flow curtain between the chamber 25 and the substrate 1 to prevent air from flowing into the chamber 25. More specifically, an air pocket 21 is provided on the outer periphery of the slide chamber 20 on the tip side. The air reservoir 21 is provided with an air supply port 24 for supplying high pressure air into the air reservoir 21 from the outside, and an air injection slit for injecting the air supplied from the air supply port 24 as shown in the drawing. 22 is formed. The air injection slit 22 is a slit formed on the circumference and is set so that the opening direction thereof forms a predetermined angle (for example, 60 to 80 °) with respect to the substrate 1.

【0017】そして、このようなスリット22から噴出
する空気により、基材1とスライディングチャンバ20
との間には、気流カーテンとしての空気カーテン(エア
カーテン)23が形成されるようになっている。また、
このようにして形成された空気カーテン23により、ス
ライディングチャンバ20と基材1との間からの大気の
流入が遮断され、溶射粒子4の酸化が防止されるように
なっている。
The air jetted from the slit 22 causes the substrate 1 and the sliding chamber 20.
An air curtain (air curtain) 23 serving as an airflow curtain is formed between and. Also,
The air curtain 23 formed in this way blocks the inflow of air from between the sliding chamber 20 and the base material 1 and prevents the spray particles 4 from being oxidized.

【0018】本発明の一実施形態にかかる溶射装置は、
上述のように構成されているので、溶射時には、まず小
型チャンバ5を溶射トーチ9に嵌着し、スライディング
チャンバ20の端部と基材1との間を所定距離に調整し
てスライディングチャンバ20を固定する。そして、こ
の状態で溶射を行なうと、粉末供給ポート10を介して
供給される溶射粉末11が混合流路13に供給されて、
混合流路13から基材方向に向けて溶射粒子4が噴出
し、プラズマアーク3が形成される。この溶射トーチ9
から噴出したプラズマアーク3内の中央部には溶射粉末
4が混入しており、高温のプラズマアーク3によって溶
射粉末4は昇温,溶融し、基材1の表面に溶射皮膜2が
形成される。また、溶融した溶射粉末4の一部はヒュー
ムとなり、チャンバ25内で漂う。
The thermal spraying apparatus according to one embodiment of the present invention is
Since it is configured as described above, at the time of thermal spraying, the small chamber 5 is first fitted to the thermal spray torch 9, and the sliding chamber 20 is adjusted by adjusting the distance between the end of the sliding chamber 20 and the base material 1 to a predetermined distance. Fix it. Then, when the thermal spraying is performed in this state, the thermal spray powder 11 supplied through the powder supply port 10 is supplied to the mixing flow path 13,
The spray particles 4 are ejected from the mixing channel 13 toward the base material, and the plasma arc 3 is formed. This spray torch 9
The thermal spray powder 4 is mixed in the central part of the plasma arc 3 ejected from the plasma arc 3, and the thermal spray powder 4 is heated and melted by the high temperature plasma arc 3 to form the thermal spray coating 2 on the surface of the base material 1. . Further, a part of the melted sprayed powder 4 becomes fumes and floats in the chamber 25.

【0019】ところで、一般にプラズマアーク3の外周
部と周囲の気体との混合は、溶射トーチ9の噴出口から
の距離が大きくなるほど中心部におよぶ。したがって、
周囲の流体中に酸素が含まれていると、プラズマアーク
3の中心部であっても溶射トーチ9から離れると、高温
となった溶射粉末4と酸素とが反応して溶射粉末4が酸
化し、基材1に接触固化後、溶射粒子4の酸化膜となり
溶射膜の性状が悪化する(図3参照)。
By the way, generally, the mixing of the outer peripheral portion of the plasma arc 3 and the surrounding gas reaches the central portion as the distance from the jet port of the thermal spray torch 9 increases. Therefore,
If oxygen is contained in the surrounding fluid, even if the central part of the plasma arc 3 is separated from the thermal spray torch 9, the thermal spray powder 4 having a high temperature reacts with oxygen to oxidize the thermal spray powder 4. After contacting and solidifying the base material 1, it becomes an oxide film of the spray particles 4 and the properties of the spray film deteriorate (see FIG. 3).

【0020】これに対して、本発明のプラズマ溶射装置
では、酸化膜の生成を防止するために、溶射トーチ9に
小型チャンバ5およびスライディングチャンバ20から
なる伸縮可能なチャンバ25を設けることにより、大気
の自由流通が防止される。また、基材1とスライディン
グチャンバ20との距離は溶射粉末4,基材性状,ヒュ
ーム発生量及び溶射条件から決まる最適な値に設定すれ
ばよい。スライディングチャンバ20は摺動可能である
ためこの設定は容易である。
On the other hand, in the plasma spraying apparatus of the present invention, the expandable chamber 25 including the small chamber 5 and the sliding chamber 20 is provided in the spraying torch 9 in order to prevent the formation of an oxide film. Free circulation is prevented. Further, the distance between the base material 1 and the sliding chamber 20 may be set to an optimum value determined by the sprayed powder 4, base material properties, fume generation amount and spraying conditions. This setting is easy because the sliding chamber 20 is slidable.

【0021】また、小型チャンバ5内の補助ガスだまり
8には補助ガス6が供給され、補助ガス噴射口7からこ
の補助ガス6を周方向にほぼ均一に噴出させる。補助ガ
ス6は窒素ガスやアルゴンガスあるいはこれらの混合物
であり、小型チャンバ5及びスライディングチャンバ2
0で仕切られた空間に流入し、プラズマアーク3を取り
とり囲む。このように、チャンバ内5を補助ガス6で充
満させることにより、プラズマアーク3を補助ガス6で
保護して酸化膜の形成が極力防止され、プラズマアーク
3への酸素の混入は最小限に軽減されることとなる。
Further, the auxiliary gas reservoir 8 in the small chamber 5 is supplied with the auxiliary gas 6, and the auxiliary gas 6 is ejected from the auxiliary gas injection port 7 substantially uniformly in the circumferential direction. The auxiliary gas 6 is nitrogen gas, argon gas, or a mixture thereof, and is used for the small chamber 5 and the sliding chamber 2.
It flows into the space partitioned by 0 and surrounds the plasma arc 3. By thus filling the chamber 5 with the auxiliary gas 6, the plasma arc 3 is protected by the auxiliary gas 6 and the formation of an oxide film is prevented as much as possible, and the mixing of oxygen into the plasma arc 3 is reduced to a minimum. Will be done.

【0022】また、補助ガス6はチャンバ25内に漂う
ヒュームとともにスライディングチャンバ20と基材1
との間から排出される。また、チャンバ25の中心部で
は、プラズマアーク3及び補助ガス6は基材1に衝突し
た後、外周方向に偏向してスライディングチャンバ20
と基材1との間から流出する。このときの流速は高速で
あるため、チャンバ25内が大気に対して負圧気味とな
る。このためスライディングチャンバ20の端部付近よ
り大気が流入しやすい状態となるが、本願発明では空気
カーテン23を形成することにより大気の流入が遮断さ
れ、チャンバ25内への大気の流入が防止される。
Further, the auxiliary gas 6 together with the fumes floating in the chamber 25, the sliding chamber 20 and the substrate 1
Is discharged from between. Further, in the center portion of the chamber 25, the plasma arc 3 and the auxiliary gas 6 collide with the base material 1 and then are deflected in the outer peripheral direction to slide in the sliding chamber 20.
And the base material 1 flow out. Since the flow velocity at this time is high, the inside of the chamber 25 has a negative pressure with respect to the atmosphere. For this reason, the atmosphere is more likely to flow into the sliding chamber 20 from the vicinity of the end portion thereof. However, in the present invention, the air curtain 23 is formed to block the inflow of the atmosphere and prevent the air from flowing into the chamber 25. .

【0023】以上のように、本発明のプラズマ溶射装置
によれば、溶射トーチ9に、軸方向に伸縮可能なチャン
バ25を設けるという簡素な構成により、溶射トーチ9
と基材1との距離にかかわらず、チャンバ25と基材1
との間の距離を一定に保つことが可能となり、多種多様
の溶射条件へ容易に適応させることができるようにな
る。また、チャンバ25と基材1との間に空気カーテン
を形成することにより、チャンバ25内への大気の浸入
が防止でき、溶射粒子4の酸化を防止することができ
る。そして、これにより溶射皮膜2の性状が大幅に向上
するという利点がある。さらには、チャンバ25内への
大気の流入を防止できるので、その分補助ガス6の流量
を低減ができ、コスト低減が図れる(即ち、経済性が増
す)という利点がある。
As described above, according to the plasma spraying apparatus of the present invention, the spraying torch 9 is provided with the simple structure in which the chamber 25 which can be expanded and contracted in the axial direction is provided.
And the substrate 1 regardless of the distance between the chamber 25 and the substrate 1.
It becomes possible to keep a constant distance between and, and it becomes possible to easily adapt to various spraying conditions. Further, by forming an air curtain between the chamber 25 and the base material 1, it is possible to prevent the invasion of the atmosphere into the chamber 25 and prevent the sprayed particles 4 from being oxidized. Then, there is an advantage that the properties of the thermal spray coating 2 are significantly improved. Furthermore, since the inflow of the atmosphere into the chamber 25 can be prevented, the flow rate of the auxiliary gas 6 can be reduced correspondingly, and the cost can be reduced (that is, the economical efficiency can be increased).

【0024】また、チャンバ25の外周に形成される気
流カーテンを安価な空気により形成することにより、コ
ストの増大を招くことなく大気遮断効果を得ることがで
きるという利点がある。なお、本願発明は上述の実施形
態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形が可能である。例えば、上述の実施
形態では、気流カーテン23を空気により形成した場合
について説明したが、他の流体で気流カーテンを形成し
てもよい。また、小型チャンバ5とスライディングチャ
ンバ20との間の伸縮機構についてはどのような構造の
ものを適用してもよい。また、小型チャンバ5やスライ
ディングチャンバ20には、冷却通路等の冷却機構を設
けてもよい。この冷却通路は溶射時の高温度の熱による
加熱を防止するものである。
Further, by forming the air flow curtain formed on the outer circumference of the chamber 25 with inexpensive air, there is an advantage that the atmosphere blocking effect can be obtained without increasing the cost. The invention of the present application is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, the case where the airflow curtain 23 is formed of air has been described, but the airflow curtain may be formed of another fluid. Further, any structure may be applied to the expansion / contraction mechanism between the small chamber 5 and the sliding chamber 20. Further, the small chamber 5 and the sliding chamber 20 may be provided with a cooling mechanism such as a cooling passage. This cooling passage prevents heating due to high temperature heat during thermal spraying.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明のプラズマ溶射装置によれば、溶射トーチに溶射ト
ーチ先端から基材近傍までを覆う空気遮断用のチャンバ
が取り付けられるとともに、チャンバが、溶射トーチの
軸方向に伸縮可能に構成されているという構成により、
溶射トーチと基材との距離にかかわらず、チャンバと基
材との間の距離を一定に保つことが可能となり、多種多
様の溶射条件への適応が容易になるという利点がある。
As described in detail above, according to the plasma spraying apparatus of the present invention as set forth in claim 1, an air blocking chamber for covering the spraying torch tip to the vicinity of the substrate is attached to the spraying torch, and Due to the configuration that the chamber is expandable and contractable in the axial direction of the thermal spray torch,
The distance between the chamber and the base material can be kept constant regardless of the distance between the thermal spray torch and the base material, and there is an advantage that adaptation to various spraying conditions is facilitated.

【0026】また、請求項2記載の本発明のプラズマ溶
射装置によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、チ
ャンバと基材との間に気流カーテンを形成する気流カー
テン形成手段が設けるという構成により、チャンバ内へ
の大気の浸入が防止でき、溶射粒子の酸化を防止するこ
とができる利点がある。また、これにより溶射皮膜の性
状が大幅に向上するという利点がある。さらには、補助
ガスの流量を減少することができコスト低減が図れると
いう利点がある。
According to the plasma spraying apparatus of the present invention as set forth in claim 2, in addition to the structure as set forth in claim 1, an air flow curtain forming means for forming an air flow curtain is provided between the chamber and the substrate. With such a configuration, there is an advantage that the invasion of the atmosphere into the chamber can be prevented and the oxidation of the spray particles can be prevented. This also has the advantage of significantly improving the properties of the sprayed coating. Further, there is an advantage that the flow rate of the auxiliary gas can be reduced and the cost can be reduced.

【0027】また、請求項3記載の本発明のプラズマ溶
射装置によれば、上記請求項2記載の構成に加えて、チ
ャンバ外周の気流カーテンを安価な空気により形成する
ことにより、コストの増大を招くことなく大気遮断効果
を得ることができるという利点がある。
According to the plasma spraying apparatus of the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the cost is increased by forming the air flow curtain on the outer periphery of the chamber with inexpensive air. There is an advantage that the air cutoff effect can be obtained without inviting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかるプラズマ溶射装置
の全体構成を示す模式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of a plasma spraying apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のプラズマ溶射装置の一例を示す模式図で
ある。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a conventional plasma spraying apparatus.

【図3】従来の溶射装置により形成された溶射皮膜を示
す模式的な断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a thermal spray coating formed by a conventional thermal spray device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基材 2 溶射皮膜 3 プラズマアーク 4 溶射粒子 5 小型チャンバ 6 補助ガス 7 補助ガス噴射口 8 補助ガスだまり 9 溶射トーチ 10 粉末供給ポート 11 溶射粉末 13 混合流路 14 プラズマアーク流路 20 スライディングチャンバ 21 空気だまり 22 空気噴射スリット 23 空気カーテン 24 空気供給ポート 25 チャンバ 26 気流カーテン形成手段 1 base material 2 Thermal spray coating 3 plasma arc 4 Thermal spray particles 5 Small chamber 6 auxiliary gas 7 Auxiliary gas injection port 8 Auxiliary gas pool 9 Thermal spray torch 10 Powder supply port 11 Thermal spray powder 13 mixing channel 14 Plasma arc flow path 20 sliding chambers 21 Air puddle 22 Air injection slit 23 Air curtain 24 Air supply port 25 chambers 26 Air flow curtain forming means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広本 悦己 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 小林 泰幸 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 永田 学 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社紙・印刷機械事業部内 Fターム(参考) 4K031 DA03 EA01 EA10    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiromi Etsumi             4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima Mitsubishi             Heavy Industry Co., Ltd. Hiroshima Laboratory (72) Inventor Yasuyuki Kobayashi             4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima Mitsubishi             Heavy Industry Co., Ltd. Hiroshima Laboratory (72) Inventor Manabu Nagata             Hiroshima Prefecture Mihara City Itozakicho 5007 Mitsubishi Heavy Industries             Paper and printing machinery division F-term (reference) 4K031 DA03 EA01 EA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマアークにより溶射を行なう溶射
装置であって、 溶射トーチに該溶射トーチ先端から基材近傍までを覆う
空気遮断用のチャンバが取り付けられるとともに、 該チャンバが、該溶射トーチの軸方向に伸縮可能に構成
されていることを特徴とする、プラズマ溶射装置。
1. A thermal spraying apparatus for performing thermal spraying by a plasma arc, wherein a chamber for air cutoff covering from the thermal spray torch tip to the vicinity of a substrate is attached to the thermal spray torch, and the chamber is a shaft of the thermal spray torch. A plasma spraying device, which is configured to be capable of expanding and contracting in the direction.
【請求項2】 該チャンバの端部に、該チャンバと該基
材との間に気流カーテンを形成する気流カーテン形成手
段が設けられていることを特徴とする、請求項1記載の
プラズマ溶射装置。
2. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein an air flow curtain forming means for forming an air flow curtain between the chamber and the substrate is provided at an end of the chamber. .
【請求項3】 該気流カーテンが、空気により形成され
ることを特徴とする、請求項2記載のプラズマ溶射装
置。
3. A plasma spray apparatus according to claim 2, wherein the air flow curtain is formed by air.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005146413A (en) * 2003-10-08 2005-06-09 General Electric Co <Ge> Film forming apparatus and method for forming low oxide coating
CN114875351A (en) * 2022-05-13 2022-08-09 中国舰船研究设计中心 Device for reducing oxidation of thermal spraying amorphous alloy coating

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