JPH04131649U - プラズマ溶射ガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ溶射粉体の粒子の加熱を効率よく行
うとともに粒子の加熱，加速を均一化する。 【構成】 先端にプラズマジェット噴口３を有するプラ
ズマ発生チャンバー２が設けられるとともに基部に絶縁
体４が接合された陽極１と、絶縁体４の軸線上に貫設さ
れ先端がプラズマ発生チャンバー２内に緩挿されるとと
もに軸線上に作動ガス及び溶射粉体供給路７が穿設され
た陰極５及び陰極電流導入部６と、絶縁体４の側部寄り
に先端がプラズマ発生チャンバー２に通ずるように穿設
された周囲ガス通路８とを具えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はプラズマ溶射ガンに関する。

【０００２】

【従来の技術】

陽極と陰極との間に電流を流して発生させたプラズマをジェットとして噴出さ せるとともに同ジェットに溶射粉体を供給して被加工物表面に溶射皮膜を形成す るプラズマ溶射ガンとしては、従来一般的なものとして図２縦断面図に示すもの が知られている。すなわち図２において、銅製の陽極２１の軸線上にはプラズマ 発生チャンバー２２が設けられ、その先端にプラズマジェット噴口２３が開口さ れており、この陽極２１の基部側には絶縁体２４が固着されている。この絶縁体 ２４の軸線上に、先端にタングステン製の陰極２５を取付けた陰極電流導入部２ ６が貫設されて、陰極２５がプラズマ発生チャンバー２２内に挿入されている。

【０００３】 また絶縁体２４の側部寄りには、先端がプラズマ発生チャンバー２２の基部に 通ずるように作動ガス供給路２７が穿設されており、一方陽極２１の先端部寄り には、先端がプラズマ発生チャンバー２のプラズマジェット噴口２３寄りにほぼ 直角に通ずるように溶射粉体供給路２８が穿設されている。更に陽極２１には冷 却水通路２９が穿設されて、その冷却水入口部が陽極電流導入部３０に形成され ており、陰極電流導入部２６にも冷却水通路２９と通じた冷却水通路３１が穿設 されている。

【０００４】 このようなプラズマ溶射ガンによりプラズマ溶射を行うにあたっては、まず陽 極２１及び陰極２５を冷却するために冷却水通路２９，３１に冷却水を流すとと もに、作動ガス供給路２７からプラズマ発生チャンバー２２へ、Ａｒガス，Ｈｅ ガス，Ｎ₂ ガス又はこれらの混合ガス等の作動ガスを流す。次に直流電源より陽 極２１に正、陰極２５に負の印加電圧を加え、続いて高周波電源より陽極２１と 陰極２５との間に高周波電圧を印加して両電極２１，２５間に火花放電を発生さ せる。

【０００５】 この火花放電により、先に印加されている直流電源からの印加電圧によって陽 極２１と陰極２５との間にプラズマが発生し、プラズマ発生チャンバー２２には 高温プラズマが充満し、プラズマジェット噴口２３から高温高速のプラズマジェ ットとして噴出する。このとき電流を徐々に増してプラズマジェットが安定した のち、溶射粉体供給路２８から溶射粉体を、プラズマジェット発生チャンバー２ ２のプラズマジェット噴口２３寄りへ供給する。プラズマジェットに供給された 溶射粉体の粒子は昇温され加速されて高温高速のプラズマジェットと一緒に噴出 する。

【０００６】 しかしながら、このようなプラズマ溶射ガンにおいては、溶射粉体の供給がプ ラズマジェット噴口２３の近くでかつ噴出方向に対しほぼ直交するので、供給さ れた溶射粉体の粒子の加熱の効率が悪い上に粒子が均一に加熱，加速されること がなく、プラズマジェット内に昇温，加速が不十分でエネルギの低い粒子が多数 存在することになり、従って溶射皮膜の緻密度，強度及び密着性が低下する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、このような事情に鑑みて提案されたもので、溶射粉体の粒子の加熱 が効率よく行われるとともに粒子の加熱，加速が均一化され、またプラズマの発 生が安定化され、ひいては高品質の溶射皮膜を得ることができるプラズマ溶射ガ ンを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

そのために本考案は、先端にプラズマジェット噴口を有するプラズマ発生チャ ンバーが設けられるとともに基部に絶縁体が接合された陽極と、上記絶縁体の軸 線上に貫設され先端が上記プラズマ発生チャンバー内に緩挿されるとともに軸線 上に作動ガス及び溶射粉体供給路が穿設された陰極と、上記絶縁体の側部寄りに 先端が上記プラズマ発生チャンバーに通ずるように穿設された周囲ガス通路とを 具えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

上述の構成により、溶射粉体の粒子の加熱が効率よく行われるとともに粒子の 加熱，加速が均一化され、またプラズマの発生が安定化され、ひいては高品質の 溶射皮膜を得ることができるプラズマ溶射ガンを得ることができる。

【００１０】

【実施例】

本考案プラズマ溶射ガンの一実施例を図１縦断面図について説明すると、銅製 の陽極１の軸線上にはプラズマ発生チャンバー２が設けられ、その先端にプラズ マジェット噴口３が開口されており、この陽極１の基部側には絶縁体４が固着さ れている。この絶縁体４の軸線上に、先端にタングステン製の陰極５を取付けた 陰極電流導入部６が貫設されて、陰極５がプラズマ発生チャンバー２内に緩挿さ れるとともに、陰極５及び陰極電流導入部６の軸線上に作動ガス及び溶射粉体供 給路７が穿設されている。

【００１１】 また絶縁体４の側部寄りには、先端がプラズマ発生チャンバー２に通ずるよう に周囲ガス通路８が穿設されている。更に陽極１には冷却水通路９が穿設されて 、その冷却水入口部が陽極電流導入部１０に形成されており、陰極電流導入部６ にも冷却水通路１１が穿設されている。

【００１２】 このようなプラズマ溶射ガンにおいて、プラズマ溶射を行うにあたり、まず陽 極１及び陰極５を冷却するために冷却水通路９，１１に冷却水を流すとともに、 作動ガス及び溶射粉体供給路７からプラズマ発生チャンバー２へ、例えばＡｒガ ス２５ l/minの流量で作動ガスを流す。次に直流電源より陽極１に正、陰極５に 負の印加電圧を加え、続いて高周波電源より陽極１と陰極５との間に高周波電圧 を印加して両電極１，５間に火花放電を発生させる。

【００１３】 この火花放電により、先に印加されている直流電源からの印加電圧によって陽 極１と陰極５との間にプラズマが発生し、プラズマ発生チャンバー２には高温プ ラズマが充満し、プラズマジェット噴口３から高温高速のプラズマジェットとし て噴出する。このとき電流を徐々に増して例えば７００Ａとし、次に周囲ガス通 路８から例えばＨ₂ ガス1.5 l/min を流すと、電流，電圧は７００Ａ，３８Ｖと なりプラズマジェットが安定する。

【００１４】 プラズマジェットが安定したのち、作動ガス及び溶射粉体供給路７からプラズ マ発生チャンバー２へ、溶射粉体例えば粒度分布１０〜４０μｍのAl₂O₃ 粉体を 、Ａｒガス５ l/minをキャリアガスとして２０g/min の流量で供給する。プラズ マに供給された溶射粉体は粒子は急速に昇温され加速されて高温高速のプラズマ ジェットと一緒に噴出する。このときプラズマに供給される溶射粉体はプラズマ ジェットの噴出方向と同一方向に供給されるため、粒子の加熱，加速が均一とな り、十分な緻密度，強度及び密着性を有する高品質の溶射皮膜が形成される。ま た溶射粉体はプラズマの中心部に供給されるので加熱の効率がよい。更に周囲ガ ス通路８から供給されるＨ₂ ガスにより、陽極１と陰極５の距離が離れた部分で アーク点が形成されプラズマが安定するとともに、陰極５がＨ₂ ガスにより冷却 されその寿命が長くなる。なおこのＨ₂ ガスにより溶射粉体がプラズマの中心部 に寄せられるので、溶射粉体が陽極１内周面に付着してプラズマジェットの流れ を阻害することが防止できる。

【００１５】

【考案の効果】

要するに本考案によれば、先端にプラズマジェット噴口を有するプラズマ発生 チャンバーが設けられるとともに基部に絶縁体が接合された陽極と、上記絶縁体 の軸線上に貫設され先端が上記プラズマ発生チャンバー内に緩挿されるとともに 軸線上に作動ガス及び溶射粉体供給路が穿設された陰極と、上記絶縁体の側部寄 りに先端が上記プラズマ発生チャンバーに通ずるように穿設された周囲ガス通路 とを具えたことにより、溶射粉体の粒子の加熱が効率よく行われるとともに粒子 の加熱，加速が均一化され、またプラズマの発生が安定化され、ひいては高品質 の溶射皮膜を得ることができるプラズマ溶射ガンを得るから、本考案は産業上極 めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案プラズマ溶射ガンの一実施例の縦断面図
である。

【図２】従来のプラズマ溶射ガンの縦断面図である。

【符号の説明】

１ 陽極 ２ プラズマ発生チャンバー ３ プラズマジェット噴口 ４ 絶縁体 ５ 陰極 ６ 陰極電流導入部 ７ 作動ガス及び溶射粉体供給路 ８ 周囲ガス通路 ９ 冷却水通路 10 陽極電流導入部 11 冷却水通路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にプラズマジェット噴口を有するプ
   ラズマ発生チャンバーが設けられるとともに基部に絶縁
   体が接合された陽極と、上記絶縁体の軸線上に貫設され
   先端が上記プラズマ発生チャンバー内に緩挿されるとと
   もに軸線上に作動ガス及び溶射粉体供給路が穿設された
   陰極と、上記絶縁体の側部寄りに先端が上記プラズマ発
   生チャンバーに通ずるように穿設された周囲ガス通路と
   を具えたことを特徴とするプラズマ溶射ガン。