JPH0681116A

JPH0681116A - 金属溶射皮膜の改質溶射方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0681116A
Application number: JP4177570A
Authority: JP
Inventors: Mikio Takemoto; 幹男竹本; Gunji Ueno; 軍二植野
Original assignee: KANMETA ENG KK
Current assignee: KANMETA ENG KK
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1994-03-22
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JP2689200B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機によ
り溶射皮膜を形成する場合において、溶射皮膜に生じる
孔を低減させる。【構成】本願発明に係るものは、噴射のための１次ガス
１０１として不活性ガス等空気以外のガスを使用し、噴
射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適
当なカバー９によって囲う。他方において、上記噴射の
ための１次ガス１０１とは別に、不活性ガス等空気以外
のガスを２次ガス１０２として、上記噴射口とは別の導
入口より、上記カバー９の内側に導入するのである。こ
のとき、上記各ガスの導入により、カバー９の内側の圧
力は、外部の圧力よりも高くなり、外部から溶射金属に
空気が混入しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、金属溶射皮膜の改質
溶射方法及びその装置に関し、詳しくは、アーク溶線式
溶射機又はガス溶線式溶射機により溶射皮膜を形成する
金属溶射皮膜の改質溶射方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーク溶線式溶射機又はガス溶線
式溶射機の金属溶射により、金属表面に皮膜を形成する
に際して、例えば図１４に示すような装置が用いられ
た。これは、一般的なアーク溶線式溶射設備を示してい
る。この図１４において、８００はエアーコンプレッサ
ー、８０１は冷却水の収容部、８０２はエアーレシーバ
ー、８０３はエアー除湿機、８０４はエアークリーナ
ー、８０５はエアー調整器、８０６はアーク溶射制御ト
ランス、８０７はエアー流量計、８０８は溶射材料ワイ
ヤーコントロール装置、８０９はアーク溶射機、８１０
は被溶射体を示している。このアーク溶射機８０９は、
図１５へ示すように、先端にエアーキャップ８１１が螺
着している。そして、エアーコンプレッサー８００によ
って送られてくる高速圧縮空気８１４を噴射口８１５よ
り噴射し、通電ワイヤー材８１２から電気アーク８１３
を飛ばすのである。

【０００３】又図１６に示すものは、一般的なガス溶線
式溶射設備である。この図１６において、９００はエア
ーコンプレッサー、９０１は冷却水の収容部、９０２は
エアーレシーバー、９０３はエアー除湿機、９０４はエ
アークリーナー、９０５はエアー調整器、９０６はアセ
チレン又はプロパンのボンベ、９０７は酸素又は水素の
ボンベ、９０８はガス流量計、９０９はエアー流量計、
９１０は溶射材料ワイヤーコントロール装置、９１１は
ガス溶射機、９１２は被溶射体を示している。このガス
溶射機９１１は、図１７へ示すように、ノズル９１４先
端にエアーキャップ９１５が装着されている。そして、
この装置において、熱源としてガス燃焼炎、電気、アー
ク炎、プラズマアーク炎が用いられる。９１６は、圧縮
空気又は不活性ガスを示している。又９１７は溶射材料
（粉末線）を、９１８は空気流を、９１９は燃焼ガスを
夫々示している。このようなガス溶射機９１１におい
て、溶射しつつある材料先端９２０から、微細化された
金属粒子９２１が飛ばされ、被溶射体９１２である前処
理された母材９２２表面に溶射金属層９２３を形成する
のである。

【０００４】このような上記アーク溶線式溶射機及びガ
ス溶線式溶射機の何れにあっても、被溶射体の表面に対
し溶射するに際して、被溶射体から適当な距離（ガス溶
線式の場合は１０〜２５ｃｍ前後）をおいて、溶射機か
ら皮膜形成を行おうとする金属の溶射を行っていたので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上記溶
射装置では、溶射皮膜の多孔性を改善して無気孔な皮膜
を形成することができなかった。更に皮膜形成後に適当
な後処理（熱拡散、加熱溶融、加熱封孔含浸、又は封孔
剤の真空加熱含浸、有機又は無機質の封孔剤塗布又は浸
漬当の何れかの）工程を必要とした。特に溶射皮膜のま
ま耐食や環境遮断を必要とする場合は全て上記の後処理
を必要としたのであった。

【０００６】具体的に説明すると、アーク溶線式溶射機
によって、例えば母材にチタン溶射皮膜を形成した場
合、図１８に示すように母材ｂ（ＳＵＳ３０４）の表面
の皮膜ａには多くの孔ｃが存在するのである（この図１
８は、倍率１００倍の断面写真を濃墨によりトレースし
たものである）。

【０００７】又ガス溶線式溶射機によって、例えば通常
のエアー方式によるタンタル溶射皮膜を母材に形成した
場合を例に採ると、図１９に示すように、この場合も又
母材ｂ（ＳＵＳ３０４）の表面の皮膜ａには多くの孔ｃ
が存在するのである（この図１９は、倍率１００倍の断
面写真を濃墨によりトレースしたものである）。

【０００８】このように上記溶射による場合や他のいず
れの溶射による場合も、皮膜には多くの孔が存在するも
のとして、溶射後の適当な処理の必要は仕方のないこと
と諦められていたのであった。本願発明は、上記課題の
解決を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本願第１の発明
に係る方法は、アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機による金属溶射に際し、下記の構成を採る。即ち、噴
射のためのガスとして不活性ガス等空気以外のガスを使
用し、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路の周
囲を適当な覆い９によって囲うのである。

【００１０】又本願第２の発明に係る方法は、アーク溶
線式溶射機又はガス溶線式溶射機による金属溶射に際
し、下記の構成を採る。即ち、噴射のための１次ガス１
０１として不活性ガス等空気以外のガスを使用し、噴射
口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適当
な覆い９によって囲う。他方において、上記噴射のため
の１次ガス１０１とは別に、不活性ガス等空気以外のガ
スを２次ガス１０２として、上記噴射口とは別の導入口
より、上記覆い９の内側に導入するのである。

【００１１】そして本願第３の発明に係る装置は、アー
ク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機と、カバー９とを
備えてなるものであり、下記の構成を採る。即ち、上記
溶射機は、噴射口より不活性ガス等空気以外のガスを用
いて溶射金属を噴射するものである。上記カバー９は、
上記溶射機の噴射口に設けられ、上記噴射口から被溶射
面に至る噴射物の飛散経路の周囲を囲うものである。

【００１２】又本願第４の発明に係る装置は、アーク溶
線式溶射機又はガス溶線式溶射機と、カバー９とを備え
てなるものであり、下記の構成を採る。即ち、上記溶射
機は、噴射口より不活性ガス等空気以外の１次ガス１０
１を用いて溶射金属を噴射するものである。上記カバー
９は、上記溶射機の噴射口に設けられ、上記噴射口から
被溶射面に至る噴射物の飛散経路の周囲を囲うものであ
る。そして上記カバー９或いは上記溶射機は、カバー９
の内部へ上記１次ガス１０１とは別に不活性ガス等空気
以外の２次ガス１０２を導入することが可能な導入口を
有するものである。

【００１３】更に本願第５の発明に係る装置は、上記本
願第４又は第５の発明において、上記カバー９を、溶射
器の噴射口付近に取り外し自在に取付け可能なるものと
したものである。

【００１４】

【作用】上述のような構成を採る本願第１の発明にあっ
ては、噴射のためのガスとして不活性ガス等空気以外の
ガスを使用し、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散
経路の周囲を適当な覆いによって囲うものであるため、
噴射のガスに空気を用いないことはもとより、噴射が覆
い内部の圧力を外圧より高くすることになり、外部から
噴射物に、孔発生要因である空気が混入することが抑え
られる。

【００１５】又上述のような構成を採る本願第２の発明
に係る方法にあっては、噴射のための１次ガスとして不
活性ガス等空気以外のガスを使用し、噴射口から被溶射
面に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適当な覆いによっ
て囲うものであるため、上記本願第１の発明と同様噴射
のガスに空気を用いないことはもとより、噴射が覆い内
部の圧力を外圧より高くすることになり、外部から噴射
物に空気が混入することが抑えらる。更に、噴射のため
の１次ガスとは別に不活性ガス等空気以外のガスを２次
ガスを覆いの内側に導入するものであるため、覆い内部
の圧力を覆い外部の圧力より更に高くすることが可能で
ある。

【００１６】そして本願第３の発明に係る装置にあって
は、アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機の噴射口
にカバー９を設け、噴射口より不活性ガス等空気以外の
ガスを用いて溶射金属を噴射することによって、噴射口
から被溶射面に至る噴射物の飛散経路空間の圧力をこの
空間外部の圧力より高くすることとなり、噴射物の飛散
経路途中で孔発生要因である空気が混入することが抑え
られる。

【００１７】又本願第４の発明に係る装置にあっては、
アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機の噴射口にカ
バー９を設け、噴射口より不活性ガス等空気以外の１次
ガスを用いて溶射金属を噴射することによって、噴射口
から被溶射面に至る噴射物の飛散経路空間の圧力をこの
空間外部の圧力より高くすることとなり、噴射物の飛散
経路途中で孔発生要因である空気の混入が抑えられる。
又このことに加え、上記導入口を備えることにより、こ
の導入口から、カバー９の内部へ上記１次ガスとは別に
不活性ガス等空気以外の２次ガスを導入することが可能
であり、カバー９内部の圧力をカバー９外部の圧力より
更に高くすることが可能である。

【００１８】更に本願第５の発明に係る装置にあって
は、上記カバー９を溶射器の噴射口付近に取り外し自在
に取付け可能なるものとしたことにより、従来より在る
アーク溶線式溶射機、ガス溶線式溶射機或いはその他の
溶射機をそのまま利用して、上記本願第４又は第５の発
明の作用を得ることが可能である。

【００１９】

【実施例】以下、図面を基に本願発明の実施例を具体的
に説明する。図１へ本願発明の一実施例を掲げる。この
図１に示すものは、アーク溶線式溶射機において本願発
明を実施したものである。先ず、１次ガス１０１とし
て、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ
₂）等の不活性ガスを収容した第１ガスボンベ１と、同
じく２次ガス１０２として、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウ
ム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ₂）等の不活性ガスを収容した
第２ガスボンベ２とを用意する。１１は第１ガスボンベ
１のガス圧力調整器を示しており、２１は第２ガスボン
ベ２のガス圧力調整器を示している。

【００２０】上記第１ガスボンベ１は、管１３と、この
管１３に続く管１４によってアーク溶射機３に接続され
ている。管１３と管１４との間には、ガス流量計１５が
介されている。同じく上記第１ガスボンベ２は、管２３
と、この管２３に続く管２４によってアーク溶射機３に
接続されている。管２３と管２４との間には、ガス流量
計２５が介されている。

【００２１】上記溶射機３は、図１に示すワイヤーコン
トロール装置のドラム４、ドラム５より、溶射材料６，
７が供給される。８はアーク制御トランスを示してい
る。

【００２２】図１へ示すように溶射機３は、作業を行う
ものが、手に持ち、被溶射体１００へ向かって溶射する
ことが可能な形状、寸法のものである。このように溶射
機３は、携帯用のものを採用することが、機動性の面で
有利であり、現地での溶射を可能とするものである。そ
してこの溶射機３は、被溶射体１００に対向する先端に
後述するカバー９が設けられる。

【００２３】管１４は、既述の通り、溶射機３へ接続さ
れ、図２へ示す溶射機３の１次ガスの噴出路１２へ連絡
するものである。管２４は、溶射機３へ接続され、図２
へ示す溶射機３（この図２に示す実施例においては、後
述するカバー９）の導入路２２へ連絡するものである。

【００２４】図２に示す３１は、通電ワイヤー（通電ア
ーク）を示している。この図２は、溶射機３の先端付近
及び、後述するカバー９の断面を示しているのである
が、図面の煩雑化を避けるため、ハッチングは省略して
ある。溶射機３の先端周囲は、螺刻部３２が形成されて
おり、ここに円筒形のカバー９後端が螺合する。詳述す
ると、カバー９の後端の内周面に螺刻部９０が形成され
ており、この螺刻部９０と上記溶射機３の螺刻部３２が
螺合するのである。

【００２５】上記カバー９は、円筒形の部材であり、少
なくとも溶射機３の通電ワイヤー３１先端から被溶射体
１００に至る空間を覆うものである。このとき、溶射状
況が外部から観察可能なように、少なくともカバー９に
おいて溶射金属の飛散経路付近は、透明なプラスチック
等の素材によって形成しておくのが効果的である。内部
の観察が不必要であれば、カバー９はアルミ等の他の素
材によって形成して実施することも可能である。

【００２６】又このカバー９は、溶射機３先端に一体に
形成されたものであっても実施可能であるが、上述のよ
うに取り外し可能な構成を採ることによって、溶射機３
を従来の溶射にも使用することが可能であり、使用用途
の拡大という点で効果的である。

【００２７】更にこの図２へ示すカバー９は、後端内部
に隔壁９３が形成されている。この隔壁９３の中央に
は、噴出口９１が形成されており、この噴出口９１を取
り囲んで、適宜数の導入口９２が形成されている。

【００２８】そしてカバー９の先端周縁には、適宜数の
排気部９４が形成されている。この排気部９４は、適当
な形状の切欠部として刻設されたものである。図２にお
いて、この排気部９４は長円或いは真円を半分にした形
状のものを示したが、このような形状のものに限定する
ものではなく、この他矩形等の多角形やその他の曲線図
形の切欠部として形成されたものであってもよい。又例
えば、図３へ示すように、カバー９の先端周縁に適当な
突起９５を形成して、この突起９５の高さ分カバー９先
端と被溶射体１００との間に間隙をかせぎ、この間隙に
排出部９４の役目を荷なわせるものであってもよいので
ある。勿論上記排出部９４等の形成は、被溶射体１００
に対してカバー９先端を接触させることを前提としてな
すものであり、カバー９の先端自身を若干（空気がカバ
ー９内部へ侵入しない程度）被溶射体１００表面から離
すのであれば、このような排気部９４の形成は行う必要
はない。

【００２９】上述のように構成されたアーク溶線式溶射
機において、噴出路１２から送られてくる既述の１次ガ
ス１０１（１次高速不活性ガス）は、噴出口９１を通じ
て、放出され、アークを飛ばすのである。１０５はこの
とき飛散する溶射金属を示している。この際、溶射金属
１０５の被溶射体１００に至までの飛散経路の周囲は、
カバー９に囲われる。即ちカバー９は、チャンバーをな
しているのである。このようにカバー９がチャンバーと
して、溶射金属１０５の飛散経路周囲を囲うことによ
り、飛散中の溶射金属１０５に孔の原因となる空気が混
入しない。又１次ガス１０１の噴射圧は、必要に応じ適
宜選択すればよい。通常約６０ポンドが適当である。

【００３０】又このとき、溶射と同時に既述の２次ガス
１０２は、導入路２２から導入口９２を通じて、カバー
９内部へ導入され、カバー９内の圧を更に高め、外気が
カバー９内へ侵入するのをより完全に防ぐものである。
このようにして、溶射金属１０５は、被溶射体１００の
母材表面１０３へ皮膜１０４を形成するのである。そし
て、１次ガス１０１及び２次ガス１０２等の、カバー内
に充満し不活性雰囲気を形成しているガスは、既述の排
気部９４を通じて外部へ排出される。

【００３１】カバー９の長さ及び径は、噴射圧等の各要
素に応じて適宜変更可能である。更にカバー９の形状
は、上記の円筒形のものに限定するものではない。これ
は、１次ガス１０１の噴出口９１の形状に対応して選択
すればよい。詳述すると１次ガス１０１の噴出口９１の
形状が円形である場合、溶射金属１０５の飛散空間の形
状が円錐状となるため、カバー９の形状は円筒形或いは
円錐（円錐台）形が好ましいのである。従って、上記噴
出口９１の形状が多角形の場合、カバー９の形状は対応
する（中空の）多角柱形或いは多角錐（多角錐台）形が
好ましい。又上記噴出口９１が他の形状を採るのであれ
ば、カバー９はこの形状に対応する断面形状を持つもの
を採用すればよいのである。例えば、噴出口９１の形状
が十字型である場合、カバー９の断面形状（正確にはカ
バー９内周の断面形状）も、十字型にすればよく、噴出
口９１の形状が楕円或いは長円の場合、カバー９の断面
形状（正確にはカバー９内周の断面形状）も楕円或いは
長円にすればよいのである。勿論噴出口９１の大きさに
ついては、多少の大小の違いがあっても問題なく、又上
記整合は厳密なものではなく、形状の違いがあっても問
題はない。通常溶射器３の噴射口９２には、口を形成す
るキャップ（図示しない）が嵌められ、このキャップを
交換することによって噴射口９２の口の形状が選択可能
となっている。

【００３２】次にガス溶線式溶射機において、本願発明
を実施した例を、図４に示す。先ずアーク溶線式溶射機
同様、１次ガス１０１として、アルゴン（Ａｒ）、ヘリ
ウム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ₂）等の不活性ガスを収容し
た第１ガスボンベ１と、同じく２次ガス１０２として、
アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ₂）
等の不活性ガスを収容した第２ガスボンベ２とを用意す
る。１１は第１ガスボンベ１のガス圧力調整器を示して
おり、２１は第２ガスボンベ２のガス圧力調整器を示し
ている。

【００３３】上記第１ガスボンベ１は、管１３と、この
管１３に続く管１４によってガス溶射機３００に接続さ
れている。管１３と管１４との間には、ガス流量計１５
が介されている。同じく上記第１ガスボンベ２は、管２
３と、この管２３に続く管２４によってガス溶射機３０
０に接続されている。管２３と管２４との間には、ガス
流量計２５が介されている。

【００３４】図４の２０１はアセチレン、プロパンガス
ボンベを示しており、２０２は酸素、水素ガスボンベを
示している。２０３はアセチレン又はプロパンガス圧力
調整器を示し、２０４は酸素又は水素圧力調整器を示し
ている。そして２０５は、アセチレン・酸素（又はプロ
パンガスボンベ・水素）流量計を示している。

【００３５】そして、ガス溶射機３００は、ワイヤーコ
ントロール装置２０６溶射材料２０７が供給される。こ
のガス溶射機３００は、図５へ示すように、ノズル２０
８先端にエアーキャップ２０９が装着されている。そし
て、この装置において、熱源としてガス燃焼炎、電気、
アーク炎、プラズマアーク炎が用いられる。２０７は上
述の溶射材料（粉末線）を、２１０は燃焼ガスを夫々示
している。このようなガス溶射機３００において、溶射
しつつある材料先端２１１から、微細化された金属粒子
（溶射金属１０５）が飛ばされ、被溶射体１００である
前処理された母材１０３表面に溶射金属層（皮膜１０
４）を形成するのである。

【００３６】管１４は、既述の通り、溶射機３００へ接
続され、図５へ示す溶射機３の１次ガスの噴出路１２へ
連絡するものである。管２４は、溶射機３００へ接続さ
れ、図５へ示す溶射機３００（この図５に示す実施例に
おいては、カバー９）の導入路２２へ連絡するものであ
る。

【００３７】この図５は、溶射機３００の先端付近及
び、後述するカバー９の断面を示しているのであるが、
図面の煩雑化を避けるため、ハッチングは省略してあ
る。図４へ示すように溶射機３００は、図１に示すアー
ク溶射機３と同様作業を行うものが、手に持ち、被溶射
体１００へ向かって溶射することが可能な形状、寸法の
ものである。このようにガス溶射機３００も、携帯用の
ものを採用することが、機動性の面で有利であり、現地
での溶射を可能とするものである。

【００３８】そしてこの溶射機３００は、図１に示すア
ーク溶射機３と同様被溶射体１００に対向する先端に後
述するカバー９が設けられる。

【００３９】図２の実施例で説明したものと同様カバー
９は、円筒形の部材であり、少なくとも溶射機３００の
溶融しつつある材料先端２１１から被溶射体１００に至
る空間を覆うものである。このとき、溶射状況が外部か
ら観察可能なように、少なくともカバー９において溶射
金属の飛散経路付近は、透明なプラスチック等の素材に
よって形成しておくのが効果的である。内部の観察が不
必要であれば、カバー９はアルミ等の他の素材によって
形成して実施することも可能である。

【００４０】又このカバー９は、溶射機３００先端に一
体に形成されたものであっても実施可能であるが、図２
のもの同様取り外し可能な構成を採ることによって、溶
射機３を従来の溶射にも使用することが可能であり、使
用用途の拡大という点で効果的である。

【００４１】図５へ示すカバー９も、後端内部に隔壁９
３が形成されている。この隔壁９３の中央には、噴出口
９１が形成されており、この噴出口９１を取り囲んで、
適宜数の導入口９２が形成されている。

【００４２】カバー９の先端周縁には、適宜数の排気部
９４が形成されている。この排気部９４は、適当な形状
の切欠部として刻設されたものである。図５において、
この排気部９４は図２の実施例のものと同様の長円或い
は真円を半分にした形状のものを示したが、このような
形状のものに限定するものではなく、この他矩形等の多
角形やその他の曲線図形の切欠部として形成されたもの
であってもよい。又例えば、この場合も先に説明した図
３へ示すように、カバー９の先端周縁に適当な突起９５
を形成して、この突起９５の高さ分カバー９先端と被溶
射体１００との間に間隙をかせぎ、この間隙に排出部９
４の役目を荷なわせるものであってもよいのである。勿
論上記排出部９４等の形成は、被溶射体１００に対して
カバー９先端を接触させることを前提としてなすもので
あり、カバー９の先端自身を若干（空気がカバー９内部
へ侵入しない程度）被溶射体１００表面から離すのであ
れば、このような排気部９４の形成は行う必要はないの
も、既述のものと同様である。

【００４３】上述のように構成されたアーク溶線式溶射
機において、噴出路１２から送られてくる既述の１次ガ
ス１０１（１次高速不活性ガス）は、噴出口９１を通じ
て、放出され、溶融しつつある材料先端２１１を飛ばす
のである。１０５はこのとき飛散する溶射金属を示して
いる。この際、溶射金属１０５の被溶射体１００に至ま
での飛散経路の周囲は、上記カバー９に囲われる。即ち
カバー９は、チャンバーをなしているのである。このよ
うにカバー９がチャンバーとして、溶射金属１０５の飛
散経路周囲を囲うことにより、飛散中の溶射金属１０５
に孔の原因となる空気が混入しない。又このとき、溶射
と同時に既述の２次ガス１０２は、導入路２２から導入
口９２を通じて、カバー９内部へ導入され、カバー９内
の圧を更に高め、外気がカバー９内へ侵入するのをより
完全に防ぐものである。

【００４４】このようにして、溶射金属１０５は、被溶
射体１００の母材表面１０３へ皮膜１０４を形成するの
である。そして、１次ガス１０１及び２次ガス１０２等
の、カバー内に充満し不活性雰囲気を形成しているガス
は、既述の排気部９４を通じて外部へ排出される。この
実施例においても、カバー９の長さ及び径は、噴射圧等
の各要素に応じて適宜変更可能であり、カバー９の形状
は、上記の円筒形のものに限定するものではない。即ち
図２のものの説明において述べた他の形状を採用するこ
とが可能である。

【００４５】上記各実施例では、アーク溶線式溶射機及
びガス溶線式溶射機の何れの溶射装置による場合も２次
ガス１０２をカバー９内へ導入するものとして説明した
が、この２次ガス１０２を用いずに、溶射しても、従来
のアーク溶線式溶射及びガス溶線式溶射に比して格段に
皮膜の孔が低減する。即ちこの場合第２ガスボンベ２や
管２３，２４、カバー９の導入路２２及び導入口９２等
の構成を設けずに実施してもよいのである。

【００４６】次に本願発明によって得られた溶射皮膜に
ついて説明する。先ず本願発明をアーク溶射において実
施した場合得られた皮膜について、図６、図７及び図８
を用いて順に説明する（各図は、倍率１００倍の断面写
真を濃墨によりトレースしたものである）。

【００４７】図６に示すものは、チタン（Ｔｉ）を溶射
して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を形成し
たものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０１とし
て、窒素ガスのみ使用して得たチタン溶射皮膜層であ
る。図１８に示したものに比して、孔ｃは、顕著に低減
している。

【００４８】図７に示すものは、同じくチタン（Ｔｉ）
を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を
形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０
１として、アルゴンガスのみ使用して得たチタン溶射皮
膜層である。図１８に示したものに比して、孔ｃは、顕
著に低減している。

【００４９】図８に示すものは、同じくチタン（Ｔｉ）
を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を
形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０
１として、アルゴンガスを使用し、２次ガス１０２とし
て同じくアルゴンガスを使用して得たチタン溶射皮膜層
である。図１８に示したものに比して、孔ｃは、格段に
低減し、殆ど皆無といってよい状態である。

【００５０】次に本願発明をガス溶射において実施した
場合得られた皮膜について、図９、図１０及び図１１を
用いて順に説明する（各図は、倍率１００倍の断面写真
を濃墨によりトレースしたものである）。

【００５１】図９に示すものは、タンタル（Ｔｒ）を溶
射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を形成
したものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０１と
して、窒素ガスのみ使用して得たタンタル溶射皮膜層で
ある。図１９に示したものに比して、孔ｃは、顕著に低
減している。

【００５２】図１０に示すものは、同じくタンタル（Ｔ
ｒ）を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０
４を形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス
１０１として、アルゴンガスのみ使用して得たタンタル
溶射皮膜層である。図１９に示したものに比して、孔ｃ
は、顕著に低減している。

【００５３】図１１に示すものは、同じくタンタル（Ｔ
ｒ）を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０
４を形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス
１０１として、アルゴンガスを使用し、２次ガス１０２
として同じくアルゴンガスを使用して得たタンタル溶射
皮膜層である。図１９に示したものに比して、孔ｃは、
格段に低減し、殆ど皆無といってよい状態である。

【００５４】最後に２次ガス１０２を用いずに実施した
場合の評価について述べる。この場合も総じて、フェロ
キシル試験にて気孔は発生しなかったが、断面を観察す
ると、斑点状にボイド（空孔）が若干発生した（図１
２、図１３参照。尚図１２は倍率５０倍の断面写真を、
図１３は倍率１００倍の断面写真を、夫々濃墨によりト
レースしたものである。双方共に２次ガス１０２を使用
せず、母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ本願発明に係るア
ーク溶射方法を使用してチタンを溶射し、皮膜１０４を
形成したものである）。しかし、皮膜の硬さ等も２次ガ
ス１０２を用いた場合とほぼ同じである。従って、不活
性の１次ガス１０１と、カバー９の使用により、耐食皮
膜等の皮膜を形成した場合も、その耐食性の効果には、
２次ガス１０２を用いたものと比して、遜色はない。し
かし、使用温度条件により、上記空孔（空洞）内に密閉
された気体の膨張の可能性を考慮すると最も望ましく
は、２次ガス１０２を用いて実施することである。又上
記図６〜図１３に示すものは、母材１０３として、ＳＵ
Ｓ３０４が用いられているが、これは、試験データを採
るために便宜上採用したものであり、実施に際し、当然
このＳＵＳ３０４以外の対象に対しても溶射を行い、本
願発明の効果を享受することができる。表１に、各条件
下にてアーク溶線式溶射法によるチタンの溶射を行い、
得られた皮膜の比較評価を掲げておく。

【００５５】

【表１】

【００５６】上記表１のサンプル１は、従来の圧縮空気
を用いてアーク溶線式溶射を行って得られたものであ
る。又上記表１のサンプル２は、従来のアーク溶線式溶
射において、アルゴンを用いて得られたものである。そ
して上記表１のサンプル３は、従来のアーク溶線式溶射
において、窒素を用いて得られたものである。更に上記
表１のサンプル４は、本願発明に係るアーク溶線式溶射
において、１次ガス１０１に窒素を用い、２次ガス１０
２を用いずに得られたものである。又上記表１のサンプ
ル５は、本願発明に係るアーク溶線式溶射において、１
次ガス１０１にアルゴンを用い、２次ガス１０２を用い
ずに得られたものである。更に又上記表１のサンプル６
は、本願発明に係るアーク溶線式溶射において、１次ガ
ス１０１にアルゴンを用い、２次ガス１０２に同じくア
ルゴンを用いて得られたものである。

【００５７】

【発明の効果】上述のような構成を採る本願第１の発明
にあっては、噴射のためのガスとして不活性ガス等空気
以外のガスを使用し、噴射口から被溶射面に至る噴射物
の飛散経路の周囲を適当な覆いによって囲うものである
ため、噴射のガスはもとより、外部から噴射物に、孔発
生要因である空気が混入することが抑えられるため、溶
射皮膜に生ずる孔が低減される。

【００５８】又上述のような構成を採る本願第２の発明
に係る方法にあっては、噴射のための１次ガスとして不
活性ガス等空気以外のガスを使用し、噴射口から被溶射
面に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適当な覆いによっ
て囲うものであるため、上記本願第１の発明と同様噴射
のガスはもとより、外部から噴射物に空気が混入するこ
とが抑えられ、更に、噴射のための１次ガスとは別に不
活性ガス等空気以外のガスを２次ガスを覆いの内側に導
入するものであるため、覆い内部の圧力を覆い外部の圧
力より更に高くすることが可能であり、外部から覆い内
への空気の混入をほぼ完全に抑えることが可能である。

【００５９】そして本願第３の発明に係る装置にあって
は、アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機の噴射口
にカバーを設け、噴射口より不活性ガス等空気以外のガ
スを用いて溶射金属を噴射することによって、噴射口か
ら被溶射面に至る噴射物の飛散経路途中で孔発生要因で
ある空気の混入が抑えられる。

【００６０】又本願第４の発明に係る装置にあっては、
アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機の噴射口にカ
バーを設け、噴射口より不活性ガス等空気以外の１次ガ
スを用いて溶射金属を噴射するものであるため、上記本
願第４の発明と同様噴射口から被溶射面に至る噴射物の
飛散経路途中で孔発生要因である空気の混入が抑えられ
る。又このことに加え、上記導入口を備えることによ
り、この導入口から、カバーの内部へ上記１次ガスとは
別に不活性ガス等空気以外の２次ガスを導入することが
可能であり、外部からカバー内への空気の混入をほぼ完
全に抑えることが可能である。

【００６１】更に本願第５の発明に係る装置にあって
は、上記カバーを溶射器の噴射口付近に取り外し自在に
取付け可能なるものとしたことにより、従来より在るア
ーク溶線式溶射機、ガス溶線式溶射機或いはその他の溶
射機をそのまま利用して、上記本願第４又は第５の発明
の効果を得ることが可能である。これは、現地補修等の
作業が可能な可搬性を有する装置において、特に効果的
である。

【００６２】又上記何れの発明を実施することによって
も、耐食性、耐薬品性或いは耐候性等各種用途の皮膜に
おいて、孔（ピンホール）の発生を低減することが可能
であり、産業の発達に多大な功を奏するものである。他
方皮膜に適度な柔らかさを必要とする場合、従来の溶射
では、空気中の窒素により、窒化皮膜が形成され硬化し
てしまうと問題があった。この点本願発明を利用するこ
とにより、外気を絶ち空気の混入が生じないため、窒化
皮膜を生じさせず、所望する柔らかさを持った金属皮膜
の形成が可能である。更に本願各発明の実施によって、
従来必要とした皮膜の後処理工程を排除或いは簡略化す
ることが可能となり、労力、コスト及び工程時間の短縮
に多大な功を奏するものである。

【００６３】特にニオブ、チタン、タンタル等の高級材
料の溶射においても、高価な真空チャンバーを用いる必
要もなく、又プラズマ等の高電力を必要とする方法を採
用ぜずとも、ノンピンホールの溶射皮膜を得ることが可
能となり、コストの低減に極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例を示す略全体正面図であ
る。

【図２】上記実施例の略要部断面図である。

【図３】上記実施例の略要部断斜視図である。

【図４】本願発明の他の実施例を示す略全体正面図であ
る。

【図５】上記他の実施例の略要部断面図である。

【図６】本願発明の実施によって得られたチタン溶射皮
膜の拡大断面図である。

【図７】本願発明の実施によって得られたチタン溶射皮
膜の拡大断面図である。

【図８】本願発明の実施によって得られたチタン溶射皮
膜の拡大断面図である。

【図９】本願発明の実施によって得られたタンタル溶射
皮膜の拡大断面図である。

【図１０】本願発明の実施によって得られたタンタル溶
射皮膜の拡大断面図である。

【図１１】本願発明の実施によって得られたタンタル溶
射皮膜の拡大断面図である。

【図１２】本願発明の実施によって得られたチタン溶射
皮膜の拡大断面図である。

【図１３】本願発明の実施によって得られたチタン溶射
皮膜の拡大断面図である。

【図１４】従来の一般的なアーク溶線式溶射設備の略全
体正面図である。

【図１５】上記従来の一般的なアーク溶線式溶射設備の
略要部断面図である。

【図１６】従来の一般的なガス溶線式溶射設備の略全体
正面図である。

【図１７】上記従来の一般的なガス溶線式溶射設備の略
要部断面図である。

【図１８】上記従来の一般的なアーク溶線式溶射によっ
て得られたチタン溶射皮膜の拡大断面図である。

【図１９】上記従来の一般的なガス溶線式溶射設によっ
て得られたタンタル溶射皮膜の拡大断面図である。

【符号の説明】

１第１ガスボンベ２第２ガスボンベ３溶射機９カバー９１噴射口９２導入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機による金属溶射に際し、噴射のためのガスとして不活
性ガス等空気以外のガスを使用し、噴射口から被溶射面
に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適当な覆いによって
囲うことを特徴とする金属溶射皮膜の改質溶射方法。
【請求項２】アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機による金属溶射に際し、噴射のための１次ガスとして
不活性ガス等空気以外のガスを使用し、噴射口から被溶
射面に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適当な覆いによ
って囲い、上記噴射のための１次ガスとは別に、不活性
ガス等空気以外のガスを２次ガスとして、上記噴射口と
は別の導入口より、上記覆いの内側に導入するものであ
ることを特徴とする金属溶射皮膜の改質溶射方法。
【請求項３】アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機と、カバーとを備えてなり、上記溶射機は、噴射口よ
り不活性ガス等空気以外のガスを用いて溶射金属を噴射
するものであり、上記カバーは、上記溶射機の噴射口に
設けられ、上記噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散
経路の周囲を囲うものであることを特徴とする金属溶射
皮膜の改質溶射装置。
【請求項４】アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機と、カバーとを備えてなり、上記溶射機は、噴射口よ
り不活性ガス等空気以外の１次ガスを用いて溶射金属を
噴射するものであり、上記カバーは、上記溶射機の噴射
口に設けられ、上記噴射口から被溶射面に至る噴射物の
飛散経路の周囲を囲うものであり、上記カバー或いは上
記溶射機は、カバーの内部へ上記１次ガスとは別に不活
性ガス等空気以外の２次ガスを導入することが可能な導
入口を有するものであることを特徴とする金属溶射皮膜
の改質溶射装置。
【請求項５】上記カバーは、溶射器の噴射口付近に取り
外し自在に取付け可能なるものであることを特徴とする
請求項３又は請求項４記載の金属溶射皮膜の改質溶射装
置。