JPH01156459A - アーク溶射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は金属やセラミック、樹脂等からなる基材上に
アーク溶射によって各種金属を溶射する方法に関するも
のである。

従来の技術 各種基材上に溶射皮膜を形成する方法としては、ガス溶
射法やプラズマ溶射法等、種々の方式があるが、特に金
属を溶射する場合についてはアーク溶射方式が見直され
るようになっている。アーク溶射は、ガス溶射と比較し
て優れた結合力を有する溶射皮膜が得られ、また素材へ
の熱影響が少ない等の利点がある。

従来一般のアーク溶射方法は、第１図に示すように溶射
材としての直流電流の印加された一対の溶射用ワイヤ１
．２をその先端が互いに近接するように供給して、その
ワイヤ１．２間でアークを発生させてアーク熱によりワ
イヤ１．２の先端を連続的に溶融さぜ、その後方に配置
されたアトマイジングエア用ノズル３から７トマイジン
グエア４を噴出させて、そのアトマイジングエアにより
ワイヤの溶融金属を微粒子化させるとともに、その粒子
（溶射粒子）５に速度エネルギを与えて高速で飛行させ
、対象物表面（基材）に溶射させるものである。このア
ーク溶剤においては、例えば日本溶射協会編「溶射ハン
ドブック」の第１１９頁〜第１３２頁に記載されている
ように、アトマイジングエアとして常温の空気をコンプ
レッサで圧縮しただけの常温圧縮エアを用いるのが通常
である。

発明が解決すべき問題点 前述のようにアトマイジングエアとして常温のエアを用
いた従来のアーク溶射方法においては、溶射距離を長く
すれば溶剤粒子が対象物に付着するまでの間に溶射粒子
がアトマイジングエアにより冷却されて温度低下が生じ
てしまうため、溶射層の層内強度や密着力が低下すると
とに付着効率も著しく低下する問題が生じる。これを防
止するためには、溶射距離を短くして溶射粒子ができる
だけアトマイジングエアにより冷却されないようにする
必要があるが、この場合アトマイジング効果（溶射粒子
の微細化効果）が充分に得られず、溶射粒子が粗大化し
て溶射層が粗くなり、また溶射層の密着性も低下してし
まう。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、緻
密でかつ基材に対する密着力が高い優れた溶射層を形成
することができ、しかも付着効率も高いアーク溶射方法
を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 前述のような問題を解決するため、この発明のアーク溶
射方法においては、アトマイジングエアとして高温に加
熱されたエアを用いることとしている。すなわちこの光
間のアーク溶射方法は基材上に金属をアーク溶射するに
あたり、アーク熱により溶融された溶射材を微粒子化し
かつその粒子に高速飛行エネルギを与えるためのアトマ
イジングエアとして、予め高温に加熱されたエアを用い
ることを特徴とするものである。

作　　　用 この発明のアーク溶射方法においては、アトマイジング
エアとして高温に加熱されたエアを用いているため、溶
射粒子の基材に付着するまでの間のアトマイジングエア
による温度低下が少なく、そのため基材に対する密着性
の高い溶射層を得ることができるとともに、付着効率も
高くなる。また上述のように基材に付着するまでの間の
溶射粒子の温度低下が少ないところから、溶射距離を長
くすることができ、そのため充分なアトマイジング効果
（溶剤粒子微細化効果）を得て溶射粒子を微細にし、こ
れによって緻密な溶射層を得ることができる。

発明の実施のための具体的な説明 この発明のアーク溶射方法を実施するにあたっては、第
１図に示したアーク溶射の概念図において、ノズル３か
ら予め高温に加熱されたアトマイジングエアを噴出させ
れば良い。

ここで、ノズル３から噴出させるアトマイジングエアの
温度は特に限定しないが、明瞭な効果を得るためには５
０℃以上、好ましくは１５０℃以上とすることが好まし
い。

またアトマイジングエアを高温に加熱する方法は任意で
あるが、図示しないコンプレッサからエアをアトマイジ
ングエア用ノズル３に導くためのエアホースとして、ヒ
ータを内蔵したものを用いることが簡便である。

第２図に、アトマイジングエアを高温に加熱するための
ヒータを内蔵したエアホース９の一例を示す。第２図に
おいて、ホース外皮材１０の内側には絶縁材１１を介し
てニクロム線やＰＴＣ等のヒータ１２が配設され、その
ヒータの内側の流路１３をアトマイジングエアが流通す
るように構成されている。このようなエアホースを用い
れば、コンプレッサからノズル３にエアを送給する間に
容易にエアを加熱することができる。なおここで、アト
マイジングエアの加熱温度は、ヒータ１２の投入電力や
エアホースの長さなどによって容易に調整することがで
きる。

なお、この発明においては通常のアーク溶射により溶剤
可能な対象物には全て溶射することができ、また溶射材
としてはアーク溶射可能な金属であれば全て溶射するこ
とができる。

実　　施　　例 予め表面に脱脂処理およびショツトブラスト処理を施し
た鉄板に、次のようにしてアーク溶射を行なった。

すなわち、溶射ワイヤとして０．３５％炭素鋼の２．６
．、φのものを用いるとともに、アトマイジングエアと
して１５０℃に加熱されたものを用い、溶射距離は８０
　、、および１５０１１Ｊ１の２種に設定してアーク溶
剤を行なった。なおその他の溶射条件は次の通りである
。

溶　　射　　電　　流　　　　：　　２０ＯＡワイヤ供
給速度　　：　　１４５９／馳アトマイジングエア圧カ
ニ８５ｐｓｉ また比較のため、常温のアトマイジングガスを用いた場
合についてもアーク溶射実験を行なった。

この場合の溶射条件等は、アトマイジングガス温度以外
は上記と同じとした。

得られた溶射皮膜の特性を調べるとともに、溶射付着効
率を調べたので、その結果を第１表に示す。

なお第１表中において、［粒子サイズＪは、溶射層の断
面を光学顕微鏡により観察して粒子１個の平均断面積を
求め、これを円形状に換算した場合の直径サイズであら
れす。また「気孔率」は、溶射層断面組織を画像解析装
置により解析して求めた。さらに「密着強さ」は、接着
剤法により引張り密着強さを調べた。また「付着効率」
は、により求めた。

第　　１　　表 第１表に示すように、本発明法に従ってアトマイジング
ガスとして１５０℃に加熱された高温のエアを用いた場
合には、常温のエアを用いた従来法による比較例の場合
と比較して、緻密で密着強さの高い優れた溶射層を、高
い付着効率で得ることができた。そして特に溶射距離を
１５０　ｒａｔｎと大きくした場合には、従来法におい
て溶剤距離を１５０ｍｎとした場合と比べて、格段に緻
密で密着強さの高い溶射層を効率良く得ることができる
ことが明らかである。

なお第１表において、溶射距離を１５０闇とじた場合は
同じ方法同士で比べれば、溶射距離が８０Ｍの場合と比
較し、粒子サイズは小さいものの、気孔率は大きくまた
密着強さが小さくなっている。

これは、溶射距離が長くなれば粒子温度が下がって（但
しその温度低下は本発明法では従来法より格段に小さい
）、粒子同士の積層空間が増加し、気孔率が大きくなる
とともに密着力が低下するが、その粒子温度低下の影響
が粒子サイズの効果よりも大きく表われているためと考
えられる。

発明の効果 前述の実施例からも明らかなように、この光間のアーク
溶射方法によれば、アトマイジングエアとして高温に加
熱されたエアを用いることによって、溶射粒子が基材（
対象物）に達するまでの間における溶射粒子の温度低下
が少なくなったため、緻密でかつ基材に対する密着力が
高い優れた溶剤層を、高い付着効率で形成することが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク溶射法の概念を説明するための略解図、
第２図はこの発明の方法において使用するに好適なエア
ホースの一例を示す断面図である。 １．２・・・溶射用ワイヤ（溶射材）、　３・・・アト
マイジングエア用ノズル、　４・・・アトマイジングガ
ス、　５・・・溶射粒子。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豐　１）武　久 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーク熱により溶融された溶射材を微粒子化しかつその
   粒子に高速飛行エネルギを与えるためのアトマイジング
   エアとして、高温に加熱されたエアを用いることを特徴
   とするアーク溶射方法。