JPH0688203A - プラズマ溶射トーチ - Google Patents
プラズマ溶射トーチInfo
- Publication number
- JPH0688203A JPH0688203A JP4266536A JP26653692A JPH0688203A JP H0688203 A JPH0688203 A JP H0688203A JP 4266536 A JP4266536 A JP 4266536A JP 26653692 A JP26653692 A JP 26653692A JP H0688203 A JPH0688203 A JP H0688203A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- plasma
- thermal spraying
- powder material
- anode
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶射粒子エネルギーが均質化し溶射皮膜の品
質が向上化するとともに、陰極の溶融又は蒸発した粒子
との反応，合金化による溶損もなく長時間安定して使用
できるプラズマ溶射トーチを提供する。 【構成】 陽極１と陰極３の間でアーク放電を発生させ
て生ずるプラズマを陽極ノズル２からプラズマジェット
として噴出させるとともに同プラズマジェット中に粉末
材料を供給して溶射するプラズマ溶射トーチにおいて、
陰極３の軸方向に粉末材料供給孔５を設けるとともに、
陰極３の外表面にＴｉ，Ｎｂ又はＨｆの炭化物，窒化物
又は炭窒化物からなる１〜１０μｍ厚コーティング層６
を形成した。
質が向上化するとともに、陰極の溶融又は蒸発した粒子
との反応，合金化による溶損もなく長時間安定して使用
できるプラズマ溶射トーチを提供する。 【構成】 陽極１と陰極３の間でアーク放電を発生させ
て生ずるプラズマを陽極ノズル２からプラズマジェット
として噴出させるとともに同プラズマジェット中に粉末
材料を供給して溶射するプラズマ溶射トーチにおいて、
陰極３の軸方向に粉末材料供給孔５を設けるとともに、
陰極３の外表面にＴｉ，Ｎｂ又はＨｆの炭化物，窒化物
又は炭窒化物からなる１〜１０μｍ厚コーティング層６
を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ溶射トーチに関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ溶射トーチは、図２縦断
面図に示すように、水冷された銅製の陽極１に陽極ノズ
ル２が形成されるとともに、同陽極ノズル２内に挿入さ
れたタングステン又はタングステン合金製の陰極３が絶
縁部材４により陽極１と絶縁されて固定され、更に陽極
ノズル２の出口に直角に粉末材料供給ポート７が配設さ
れており、陽極１と陰極３の間隙に図示せざるプラズマ
ガス供給口よりＡｒガスを供給するとともに、陽極１と
陰極３との間で直流アーク放電を発生させ、これによっ
て生ずるプラズマを陽極ノズル２から噴出させ、更にこ
の噴出するプラズマジェットに粉末材料供給ポート７か
ら粉末材料を供給し、被溶射物に溶射している。
面図に示すように、水冷された銅製の陽極１に陽極ノズ
ル２が形成されるとともに、同陽極ノズル２内に挿入さ
れたタングステン又はタングステン合金製の陰極３が絶
縁部材４により陽極１と絶縁されて固定され、更に陽極
ノズル２の出口に直角に粉末材料供給ポート７が配設さ
れており、陽極１と陰極３の間隙に図示せざるプラズマ
ガス供給口よりＡｒガスを供給するとともに、陽極１と
陰極３との間で直流アーク放電を発生させ、これによっ
て生ずるプラズマを陽極ノズル２から噴出させ、更にこ
の噴出するプラズマジェットに粉末材料供給ポート７か
ら粉末材料を供給し、被溶射物に溶射している。
【０００３】しかしながら、このようなプラズマ溶射ト
ーチでは、粉末材料をプラズマジェットに対してほぼ直
角に供給しているため、溶射粒子のエネルギーの不均一
性が生じ、これが溶射皮膜の品質の劣化の原因の一つと
なっている。そこで粉末材料をプラズマジェット軸と同
一方向へ供給する必要があり、中空陰極を用いてその孔
から粉末材料をプラズマジェットに供給する試みがなさ
れている。しかし、中空陰極はタングステン又はタング
ステン合金で作られており高融点でかつ仕事関数が比較
的低いため、その孔に供給される粒子が中空陰極を出た
瞬間プラズマによって高温となり、溶融又は蒸発して陰
極と接し合金化して融点が低下して陰極が溶損する現象
が生じ、これによって中空陰極は短時間で機能を失い実
用にはならなくなる。従って、溶損のない長時間安定し
て使用できる中空陰極をもつプラズマ溶射トーチが望ま
れている。
ーチでは、粉末材料をプラズマジェットに対してほぼ直
角に供給しているため、溶射粒子のエネルギーの不均一
性が生じ、これが溶射皮膜の品質の劣化の原因の一つと
なっている。そこで粉末材料をプラズマジェット軸と同
一方向へ供給する必要があり、中空陰極を用いてその孔
から粉末材料をプラズマジェットに供給する試みがなさ
れている。しかし、中空陰極はタングステン又はタング
ステン合金で作られており高融点でかつ仕事関数が比較
的低いため、その孔に供給される粒子が中空陰極を出た
瞬間プラズマによって高温となり、溶融又は蒸発して陰
極と接し合金化して融点が低下して陰極が溶損する現象
が生じ、これによって中空陰極は短時間で機能を失い実
用にはならなくなる。従って、溶損のない長時間安定し
て使用できる中空陰極をもつプラズマ溶射トーチが望ま
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、溶射粒子エネルギーが
均質化し溶射皮膜の品質が向上化するとともに、陰極の
溶融又は蒸発した粒子との反応，合金化による溶損もな
く長時間安定して使用でき、更に陰極機能も従来のもの
と同等でプラズマの発生条件は従来のものと同様によい
プラズマ溶射トーチを提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、溶射粒子エネルギーが
均質化し溶射皮膜の品質が向上化するとともに、陰極の
溶融又は蒸発した粒子との反応，合金化による溶損もな
く長時間安定して使用でき、更に陰極機能も従来のもの
と同等でプラズマの発生条件は従来のものと同様によい
プラズマ溶射トーチを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、陽
極と陰極の間でアーク放電を発生させて生ずるプラズマ
を陽極ノズルからプラズマジェットとして噴出させると
ともに同プラズマジェット中に粉末材料を供給して溶射
するプラズマ溶射トーチにおいて、上記陰極に軸方向の
粉末材料供給孔を設けるとともに、上記陰極の外表面に
Ｔｉ，Ｎｂ又はＨｆの炭化物，窒化物又は炭窒化物から
なる１〜１０μｍ厚コーティング層を形成したことを特
徴とする。
極と陰極の間でアーク放電を発生させて生ずるプラズマ
を陽極ノズルからプラズマジェットとして噴出させると
ともに同プラズマジェット中に粉末材料を供給して溶射
するプラズマ溶射トーチにおいて、上記陰極に軸方向の
粉末材料供給孔を設けるとともに、上記陰極の外表面に
Ｔｉ，Ｎｂ又はＨｆの炭化物，窒化物又は炭窒化物から
なる１〜１０μｍ厚コーティング層を形成したことを特
徴とする。
【０００６】
【作用】本発明プラズマ溶射トーチにおいては、中空陰
極の外表面にコーティングされたＴｉ，Ｎｂ又はＨｆの
炭化物，窒化物又は炭窒化物はその融点が３０００℃を
超え、また生成自由エネルギーも大きく負の値をとって
おり化学的にも非常に安定であり、従って中空陰極は、
そこに供給されプラズマ中で溶融，蒸発した粒子と反
応，合金化することがなく、長時間安定である。またこ
れらの炭化物，窒化物又は炭窒化物の仕事関数はタング
ステンと同等であり、熱電子放出能も優れており、陰極
としての機能も果たす。
極の外表面にコーティングされたＴｉ，Ｎｂ又はＨｆの
炭化物，窒化物又は炭窒化物はその融点が３０００℃を
超え、また生成自由エネルギーも大きく負の値をとって
おり化学的にも非常に安定であり、従って中空陰極は、
そこに供給されプラズマ中で溶融，蒸発した粒子と反
応，合金化することがなく、長時間安定である。またこ
れらの炭化物，窒化物又は炭窒化物の仕事関数はタング
ステンと同等であり、熱電子放出能も優れており、陰極
としての機能も果たす。
【０００７】
【実施例】本発明プラズマ溶射トーチの一実施例を図１
縦断面図について説明すると、水冷された銅製の陽極１
に陽極ノズル２が形成されるとともに、同陽極ノズル２
内に挿入されたトリウム入りタングステン製の陰極３が
絶縁部材４により陽極１と絶縁されて固定されている。
この陰極３の軸線上には粉末材料供給孔５が穿設されて
おり、更に陰極３の外表面には、ＴｉＣを５μｍ厚さに
熱化学蒸着方法で被覆したコーティング層６が形成され
ている。
縦断面図について説明すると、水冷された銅製の陽極１
に陽極ノズル２が形成されるとともに、同陽極ノズル２
内に挿入されたトリウム入りタングステン製の陰極３が
絶縁部材４により陽極１と絶縁されて固定されている。
この陰極３の軸線上には粉末材料供給孔５が穿設されて
おり、更に陰極３の外表面には、ＴｉＣを５μｍ厚さに
熱化学蒸着方法で被覆したコーティング層６が形成され
ている。
【０００８】このようなプラズマ溶射トーチにおいて、
陽極１と陰極３の間隙に図示せざるプラズマガス供給口
からＡｒガスを供給するとともに、陽極１と陰極３との
間で直流アーク放電を発生させると、陽極ノズル２から
プラズマジェットが噴出する。次に陰極３の粉末材料供
給孔５より粉末材料をＡｒのキャリアガスによってプラ
ズマジェット中へ供給すると、供給された粉末材料粒子
はプラズマジェットによって加熱，加速され被溶射物に
衝突して溶射皮膜を形成する。
陽極１と陰極３の間隙に図示せざるプラズマガス供給口
からＡｒガスを供給するとともに、陽極１と陰極３との
間で直流アーク放電を発生させると、陽極ノズル２から
プラズマジェットが噴出する。次に陰極３の粉末材料供
給孔５より粉末材料をＡｒのキャリアガスによってプラ
ズマジェット中へ供給すると、供給された粉末材料粒子
はプラズマジェットによって加熱，加速され被溶射物に
衝突して溶射皮膜を形成する。
【０００９】この溶射作業の具体例を示すと、プラズマ
発生条件は、アーク電流９５０Ａ，アーク電圧３５Ｖ，
プラズマガスＡｒ３５ l/min，キャリアガスＡｒ１０ l
/minとし、粉末材料として、８０Ｎｉ−２０Ｃｒ（wt
％）とＡｌ2 Ｏ3 をそれぞれ２０g/min の供給速度でそ
れぞれ約３０min 連続的に溶射するときは、陰極３を含
めプラズマ溶射トーチは安定した運転ができる。
発生条件は、アーク電流９５０Ａ，アーク電圧３５Ｖ，
プラズマガスＡｒ３５ l/min，キャリアガスＡｒ１０ l
/minとし、粉末材料として、８０Ｎｉ−２０Ｃｒ（wt
％）とＡｌ2 Ｏ3 をそれぞれ２０g/min の供給速度でそ
れぞれ約３０min 連続的に溶射するときは、陰極３を含
めプラズマ溶射トーチは安定した運転ができる。
【００１０】なお陰極３の外表面のコーティング物質を
ＮｂＣ，ＨｆＣ，ＴｉＮ，ＮｂＮ，ＨｆＮ，ＴｉＣＮ，
ＮｂＣＮ又はＨｆＣＮとし、熱化学蒸着方法でコーティ
ングした場合も同様の結果が得られる。またコーティン
グ層６の厚さを１μｍより薄くすると陰極３の溶損防止
の効果が消失し、１０μｍを超えるとプラズマジェット
の発生によってコーティング層６が剥離するので、コー
ティング層６の厚さは１〜１０μｍに限定する。
ＮｂＣ，ＨｆＣ，ＴｉＮ，ＮｂＮ，ＨｆＮ，ＴｉＣＮ，
ＮｂＣＮ又はＨｆＣＮとし、熱化学蒸着方法でコーティ
ングした場合も同様の結果が得られる。またコーティン
グ層６の厚さを１μｍより薄くすると陰極３の溶損防止
の効果が消失し、１０μｍを超えるとプラズマジェット
の発生によってコーティング層６が剥離するので、コー
ティング層６の厚さは１〜１０μｍに限定する。
【００１１】かくしてこのようなプラズマ溶射トーチ
は、粉末材料粒子を陰極３の粉末材料供給孔５からプラ
ズマ中へ供給できるため、溶射粒子エネルギーが均質化
し溶射皮膜の品質が向上する。また陰極３外表面には粉
末材料粒子との反応性が低い物質のコーティング層６が
形成されているため、溶融又は蒸発した粒子との反応，
合金化による陰極３の溶損もなく長時間安定して使用で
きる。更にこのコーティング層６の物質は熱電子放出能
も優れ陰極としての機能も従来のものと同等であり、プ
ラズマの発生条件は従来と同様に良好である。
は、粉末材料粒子を陰極３の粉末材料供給孔５からプラ
ズマ中へ供給できるため、溶射粒子エネルギーが均質化
し溶射皮膜の品質が向上する。また陰極３外表面には粉
末材料粒子との反応性が低い物質のコーティング層６が
形成されているため、溶融又は蒸発した粒子との反応，
合金化による陰極３の溶損もなく長時間安定して使用で
きる。更にこのコーティング層６の物質は熱電子放出能
も優れ陰極としての機能も従来のものと同等であり、プ
ラズマの発生条件は従来と同様に良好である。
【００１２】
【発明の効果】要するに本発明によれば、陽極と陰極の
間でアーク放電を発生させて生ずるプラズマを陽極ノズ
ルからプラズマジェットとして噴出させるとともに同プ
ラズマジェット中に粉末材料を供給して溶射するプラズ
マ溶射トーチにおいて、上記陰極に軸方向の粉末材料供
給孔を設けるとともに、上記陰極の外表面にＴｉ，Ｎｂ
又はＨｆの炭化物，窒化物又は炭窒化物からなる１〜１
０μｍ厚コーティング層を形成したことにより、溶射粒
子エネルギーが均質化し溶射皮膜の品質が向上化すると
ともに、陰極の溶融又は蒸発した粒子との反応，合金化
による溶損もなく長時間安定して使用でき、更に陰極機
能も従来のものと同等でプラズマの発生条件は従来のも
のと同様によいプラズマ溶射トーチを得るから、本発明
は産業上極めて有益なものである。
間でアーク放電を発生させて生ずるプラズマを陽極ノズ
ルからプラズマジェットとして噴出させるとともに同プ
ラズマジェット中に粉末材料を供給して溶射するプラズ
マ溶射トーチにおいて、上記陰極に軸方向の粉末材料供
給孔を設けるとともに、上記陰極の外表面にＴｉ，Ｎｂ
又はＨｆの炭化物，窒化物又は炭窒化物からなる１〜１
０μｍ厚コーティング層を形成したことにより、溶射粒
子エネルギーが均質化し溶射皮膜の品質が向上化すると
ともに、陰極の溶融又は蒸発した粒子との反応，合金化
による溶損もなく長時間安定して使用でき、更に陰極機
能も従来のものと同等でプラズマの発生条件は従来のも
のと同様によいプラズマ溶射トーチを得るから、本発明
は産業上極めて有益なものである。
【図１】本発明プラズマ溶射トーチの一実施例の縦断面
図である。
図である。
【図２】従来のプラズマ溶射トーチの縦断面図である。
１ 陽極 ２ 陽極ノズル ３ 陰極 ４ 絶縁部材 ５ 粉末材料供給孔 ６ コーティング層
Claims (1)
- 【請求項１】 陽極と陰極の間でアーク放電を発生させ
て生ずるプラズマを陽極ノズルからプラズマジェットと
して噴出させるとともに同プラズマジェット中に粉末材
料を供給して溶射するプラズマ溶射トーチにおいて、上
記陰極に軸方向の粉末材料供給孔を設けるとともに、上
記陰極の外表面にＴｉ，Ｎｂ又はＨｆの炭化物，窒化物
又は炭窒化物からなる１〜１０μｍ厚コーティング層を
形成したことを特徴とするプラズマ溶射トーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4266536A JPH0688203A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | プラズマ溶射トーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4266536A JPH0688203A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | プラズマ溶射トーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688203A true JPH0688203A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17432232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4266536A Withdrawn JPH0688203A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | プラズマ溶射トーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688203A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008521170A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | ハイパーサーム インコーポレイテッド | 内部流路付き電極を有するプラズマアークトーチ |
| JP2008242314A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Fujifilm Corp | 光学フィルム、偏光板及び画像表示装置 |
| JP2023038080A (ja) * | 2021-09-06 | 2023-03-16 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ溶射装置 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP4266536A patent/JPH0688203A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008521170A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | ハイパーサーム インコーポレイテッド | 内部流路付き電極を有するプラズマアークトーチ |
| JP2008242314A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Fujifilm Corp | 光学フィルム、偏光板及び画像表示装置 |
| JP2023038080A (ja) * | 2021-09-06 | 2023-03-16 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ溶射装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |