JPS63277747A - プラズマ溶射法及びプラズマアークトーチ - 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〕 本発明は、炎スプレーシステムに係わり、特に不適切な
材料の供給に基づいて発生する２重アークを防止するよ
うなプラズマアーク発生長スプレーシステムに関する。

〔従来の技術〕

電気伝導性のワイヤーおよびウッドを噴霧するためのプ
ラズマアーク発生長スプレーシステムの使用における処
理工程において大きな問題が存在する。１！気伝導性の
ワイヤーおよびロッドをプラズマアークで噴霧するのに
必要な装置は金属のプラズマ切断において使用されるも
のと類似である。

切断される金属の代わりにワイヤー、ロッド、または金
属ストリップが前記金属を溶融し噴霧化するなめにアー
ク内に供給される。更に圧縮空気の大きな流れが溶融し
た粒子をＩｌ！Ｉ霧化しそれらを高速に加速してスプレ
ーコーティングされるべき表面に対して密着させる。第
１ａ図、および第１ｂ図は典型的なプラズマアーク炎発
生スプレーシステムおよび金属材料の供給が停止するこ
とによって起きる２重アーク動作をそれぞれ示している
。

第１ａ図において、従来のプラズマアーク炎発生スプレ
ーシステムはアーク発生トーチ１を有し、このトーチ１
は３つの主な構成要素から形成されている。電極１１が
電気絶縁片１０内に同軸に装着され、前記電気絶縁片１
０は円筒状の金属本体１２の一端に設けられており、前
記本体１２の反対側の端部は端部壁２によって閉鎖され
ており、この端部壁２にはノズル３０を形成する軸方向
開口が設けられている。前記電極１１は環状のチャンバ
ー１５内において前記ノズル流路あるいはノズル開口と
同軸に配設されている。プラズマ形成ガスがチューブ１
３および前記絶縁片１０内に形成された流路１４を介し
てチャンバー１５内に導かれ、プラズマ形成ガスはノズ
ル３０内を流れる。

前記本体１２を同心に取囲んでカップ形状部材２３が設
けられ、このカップ形状部材２３はそれと前記円筒状本
体１２間に環状のスペース３１を形成する。前記カップ
形状部材２３は端部壁２３ａによって閉塞され、その反
対端部２３ｂは開口している。チューブ２５を介して圧
縮空気が環状スペース３１内に供給され、この圧縮空気
は前記カップ形状部材２３の開口端から流出し、これに
よりプラズマアーク内に供給された金属を噴霧化すると
ともに加工物すなわち基板２９の方向にそれらの粒子を
加速する。前記基板２９の表面上に炎スプレーされるべ
き金属はワイヤーあるいはロッド１８の形で示されてお
り、前記ワイヤーまたはロッド１８は駆動ロール１つに
よって発達したアーク柱１７内に供給され、前記駆動ロ
ール゛１９は矢印方向に回転してワイヤー１８を右から
左方向に供給する。電圧差が陽極の１つとして作用する
ワイヤー１８と発電器２２のような直流電源からの陰極
ｔ　［！　１１間に発生し、前記発電器２２は陰＠電極
１１および陽極ワイヤー１８にリード線２１を介してそ
れぞれ接続されている。

この装置の操作において、アーク柱１７がノズル３０を
通してその中心に位置しており、このアーク柱１７が陽
極すなわち駆動ロール１９によって供給されるワイヤー
１８に衝突する。ガス流（特にノズル３０を通して渦流
を形成するための接線方向の渦巻き要素を十分備えてい
る）が前記アーク柱１７をノズル３０のノズル壁から十
分備れた位置に位置決めする。付加的に粒子２７を噴霧
化するとともに加速する圧縮空気は、前記環状スペース
３１から円錐流出口２４を通って環状の円鐘形の高速空
気流すなわちストリーム２６として部材２３の環状開口
２３ｂから流出し溶融粒子２７を加速して加工物すなわ
ち基板２９上にコーティング２８を形成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記ワイヤー１８の先端がノズル３０と一直線に維持さ
れる限り作業は安定して行われる。この時には合理的な
値段で高い溶融率が維持される。

ワイヤー１８をノズル３０と一直線になるように維持す
るなめにはワイヤー１８を高速で安定して供給しなけれ
ばいけない、駆動ロール１９によって概略的に図示され
た駆動供給システムの故障すなわちワイヤー１８のよじ
れあるいはワイヤー供給の不注意な停止が２重アーク発
生現象による重大な損害をもならず。

第１ｂ図はワイヤー１８の供給停止による２重アーク発
生現象を図示している。駆動ロール１９によって例示さ
れる機械的な供給システムが停止すると、第１ａ図の、
安定した操作においては、前記アーク柱はノズル３０を
通して維持され、前記アーク柱はワイヤー１８の引込ん
だ先端に衝突するともにそれを溶融する。前記アーク柱
は明らかにノズル３０内で右方向に曲り、開口端部２３
ｂに隣接したカップ状部材２３のノズル壁に接触する。

この現象が起こるやいなや、・別の低電圧の電気回路が
電源２２に対して形成される。この回路はａ点における
陰極電ａｉｌｌの先端１１ａと、ｂ点における！後先端
１１ａの直ぐ近くのノズル３０における円筒状の本体の
端部壁２の先端と、前記円筒状の金属本体１２とカップ
状部材２３と０点における開口２３ｂに隣接するカップ
状部材２３の先端と陽極電極を形成する金属ワイヤー１
８の引込んだ先＠ｄ点に形成される。この回路ａ−ｂ−
ｃ−ｄは点ａ、ｂ問および点ｃ、ｄ間に２つの低電圧の
アークＡおよびＡ′　＜第１ｂ図）を形成し、電流は抵
抗の低い金属本体１２およびカップ状部材２３をそれぞ
れ流れる０点すおよび点Ｃにおける金属はすぐに腐蝕し
てしまいしばしばプラズマトーチ１の完全な破壊につな
がる。

本発明は係る点に鑑み、２重アーク発生を防止しうるプ
ラズマアーク炎発生スプレーシステムを提供することを
目的とする。

本発明の更に他の目的は、粉本とワイヤーがアーク内に
供給され、ワイヤーからの粒子が溶融状態で加工物すな
わち基板に衝突し、一方、粉体の形で供給された粒子は
前記基板に密着する時に加熱されて柔らかい状態となる
ようなプラズマアーク炎発生スプレーシステムを提供す
ることを目的とする。

更に本発明の池の目的は、溶融するためのアーク炎内に
供給される主金属ワイヤーとアーク内に供給されるワイ
ヤー内の基板に付着される粒子間に形成される第２のア
ークを有効に使用して前記基板に付着される溶融粒子の
噴射率を実際的に増加しうるようなプラズマアーク炎発
生スプレーシステムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、アークを発生するために少なくとも
１つのワイヤーあるいはロッドを陽ｆ！電極としてプラ
ズマトーチ本体ノズル出口から発生したアーク柱内に供
給するためのプラズマ溶射法において、このプラズマ溶
射法は前記プラズマトーチ本体のノズル出口を越えて伸
びるアーク柱をガイドするなめにアーク柱を高速の環状
のガス膜によって取囲み、前記アーク柱を前記ノズルの
軸の延長線から半径方向に近接した地域内に制約して、
前記アーク柱が高速のガス膜を貫通しないようにし、こ
の高速環状ガス膜がこのガス膜によって区画される領域
の地域から前記ワイヤーまたはロッドが引き下げられた
時にアークを自然消滅させるようにするとともに、一端
が絶縁片によって閉鎖された金属の筒状トーチ本体と、
前記絶縁片内において前記筒状のトーチ本体内の軸方向
に伸び前記筒状のトーチ本体に装着された陰極電極を有
し前記筒状の金属トーチ本体は前記絶縁片の反対側に設
けられプラズマトーチノズルをなす軸方向の開口を含む
端部壁と、プラズマ形成ガスをそれが前記ノズルを通過
するように前記円筒状の金属トーチ本体の内部に導くた
めの手段と、少なくとも１つのワイヤーまたはロッドを
支持するとともにそれを前記プラズマトーチのノズルの
出口の下流側で前記ノズルから流出したプラズマガスの
流路内に移動せしめるための手段と、前記少なくとも１
つのワイヤーまたはロッド間に電圧を生じせしめるため
の手段とからなり、前記少なくとも１つのワイヤーまた
はロッドは陽極電極を形成して発生したアークをノズル
を介してこのノズルに近接した少なくとも１つのワイヤ
ーまたはロッドの先端に伸長せしめ、前記ノズルを介し
てその出口を軸方向に越えて伸びるアーク柱を形成する
ためのプラズマアークトーチにおいて、このプラズマア
ークトーチは前記アーク柱の周りに同心に高速環状ガス
保護膜を形成するための手段を有し、この保護膜はアー
ク柱ガイドを形成して、前記アーク柱が前記保護膜を貫
通することが出来ないように前記アーク柱を前記ノズル
の軸の延長線から半径方向に近接した地域内に封鎖する
ようにし、これによって少なくとも１つのワイヤーまた
はロッドが前記高速環状ガス保護膜によって区画される
境界内の前記区域から引下げられた時にアークを消滅す
るようにした。

〔作用〕

本発明は、プラズマトーチから発生したアークを用いて
１つあるいはそれ以上のワイヤーまたはロッドから供給
される粒子の形の材料を確実にスプレーするような方法
および装置を提供することにあり、前記ワイヤーまたは
ロッドはプラズマトーチノズルの出口を軸方向に越えて
伸びるアーク内に供給され、前記アーク柱を前記ノズル
の軸方向の延長線から半径方向に近接した地域内に制約
し、この制約を前記アーク柱の周りを通過する高速の環
状のガス被覆膜を介して前記地域を取囲むことによって
行ない、これによりアーク柱ガイドを形成する。このよ
うにして前記アーク柱は高速のガスの保護膜を貫通する
ことができず、境界が高速の環状ガス保護膜によって区
画される区域から前記ワイヤーまたはロッドが引込んだ
時には前記アークを自動的に消滅させる。薄い壁を有す
るチューブが前記円筒状のトーチ本体を同心に取囲んで
いるが、前記チューブはアーク柱から軸方向に離れてお
り、第１のガス流を前記チューブの内表面に添って流す
ようにし、この第１のガス流は前記アーク柱と交差する
その先端においてワイヤーまたはロッドから供給される
溶融粒子のための加速ガス流としてｍ能する。前記チュ
ーブの内表面に沿って第２のガス流を非常に高速で流す
ための装置が設けられ、前記ガス流の容積は非常に大き
く、これにより前記アーク柱が前記第１および第２のガ
ス流を通って半径方向に偏ることが防止される。このよ
うにして内側と外側のガス流は合流して前記アーク柱を
ほぼその軸方向通路に制約する。前記内側および外側の
ガス流の流れは異なったガスで形成されても良い、２つ
、３つあるいはそれ以上のワイヤーまたはロッドが軸方
向のプラズマガス流に供給されても良く、これにより軸
方向のアーク柱を形成し、前記アーク柱をプラズマトー
チのノズルと同軸に維持する。１つあるいはそれ以上の
ワイヤーが電気回路を接地させ、この電気回路は直流電
源を有し、この直流電源はその反対側においてプラズマ
トーチ陰極電極に接続されてプラズマトーチノズルと軸
方向に一直線に主アークを形成する。低電圧のプラズマ
アークが２つのワイヤーまたはロッド間に介在されても
良く、このワイヤーまたはロッドはアーク区域内に供給
され、このアーク区域内において前記主発生アークが前
記第２のアークと並列に動作する。明るさによって表示
される程度の非導電材料が導電材料の外側保護壁を有す
るワイヤーの中心材料をなす非導電材料とともにアーク
スプレーするようにしても良い、前記外側の導電保護壁
は前記中心材料をなす酸化粉末の非酸化金属であっても
良い。

前記アーク柱ガイドのガス流は純粋な酸素の流れであっ
ても良く、前記純粋な酸素はワイヤーあるいはロッドの
外側保護壁部分から生じる溶融粒子と反応して金属の酸
化物を形成する。前記外側チューブを構成するアーク柱
ガイドの外側のガス流を生じせしめるための手段は、前
記プラズマトーチおよびノズルを形成するプラズマトー
チの金属円筒状本体から電気的に絶縁されている。前記
チューブの外側表面に沿って高速のガス流を生じせしめ
るための手段は、前記外側チューブを取囲むとともにそ
れに固定された中空の環状部材から形成されても良い、
前記環状の本体内には複数の円周方向に間隔を配して設
けられた排出ボートすなわちオリフィスが前記チューブ
の外表面に沿って設けられている。この手段は圧力でガ
スを前記環状の本体内に形成された環状のチャンバー内
に送り込み、ガスは前記オリフィスを通って流出する。

前記プラズマトーチ本体ノズルの出口を軸方向に越えて
伸びるアーク区域内に供給される１つあるいはそれ以上
のロッドに加えて、スプレーされるべき粉末材料の１つ
あるいはそれ以上の流れが前記アーク区域内に導入され
ても良い、更に、ワイヤーあるいは口γドの形で供給さ
れる材料の代わりに、炎スプレーされるべき材料が１つ
あるいはそれ以上の金属ストリップから構成されても良
く、これにより前記発生したアークに対して比較的大き
な陽極表面を提供でき、前記基板上に付着する材料の付
着率を増大することができる。

〔実施例〕

本発明は発生プラズマアーク炎スゲレージステムの為の
プラズマアーク発生トーチに関するものであり、このシ
ステムは２重アーク現象を除去し、この２重アーク現象
は金属ワイヤー、ロッド或いは金属ストリップがトーチ
本体に供給されながった時に生じる。このシステムにお
いては、前記金属ワイヤー、ロッドあるいは金属ストリ
ップはプラズマアーク発生トーチの陽極として８！能す
る。

第２図乃至第６図の実施例において、従来のトーチを示
した第１ａ、ｌｂ図において図示された部分と同様の部
分は、その部分の説明において同様な符号が付されてお
り、これらの機能が同一な場合には種々の実施例の記述
を簡単にするために繰り返し述べられてはいない０ｇ＠
る説明が無い場合には、従来の第１ａ、第１ｂ図に対応
する第２図乃至第６図の構造およびその構成要素はそれ
らの構造及び機能において同一である。

第２図に示した本発明の第一実施例において前記トーチ
本体１５は円筒金属本体１２からなり、この本体１２は
その一端が電気絶縁片１０によって閉塞され、その反対
側端部は軸方向に伸びる開口を有し、この開口はノズル
３０を形成している。

前記ノズル３０の通路は陰極電極１１と同軸に設けられ
、この陰極ｔ＠１１は環状のチャンバー１５内に突出し
てそのチャンバーを部分的に区画しており、前記環状チ
ャンバー１５を通してプラズマガスが矢印方向に通過す
る。

前記第１ａ図のカップ状部材２３と同様なカップ状金属
部材すなわち部品４０が円錐部分４０ａにおいて終端し
、この円錐部分４０ａの開口端部が円形開口４６を形成
し、この円形開口４６は前記円筒形の本体１２のノズル
３０の出口を軸方向に越えて図示されている。ある場合
において、前記開口端部はノズル３０の出口のわずか手
前に配設されても良いし、あるいはそれと面一に配設さ
れても良い、矢印で示すように、供給される第２のガス
が前記カップ状の金属体４０とトーチ１′の前記金属円
筒本体間に形成される端部空間４７に流入する。更に、
前期円筒状本体１２はその端部壁４８の位置において、
その外周部分を有し、この外周部分は前記カップ状部材
４０の円錐台部分４０ａに適合するように円錐台形状に
傾斜している。これによって環状の円錐減少部分４５が
形成される。前記カップ状の金属部材４０はガイドピー
スを形成し、このガイドピースは符号４９によってその
全体が示されたアーク柱ガイドの１つの要素をなす、環
状のセラミック部品４１はＣ型形状の横断面を有すると
ともに、はとんど無限の電気抵抗を有し、この部品４１
が前記カップ状の部品４０の外周に取り付けられている
。そして、第２の環状のシェル片４２は逆Ｃ型形状をな
し、このシェル片４２がセラミック片４１に固着されて
いる。前記環状のシェル片４２が、前記セラミック片４
１にその対向面において密着されるとともに、前記シェ
ル片４２は環状のガス分配通路すなわちガス分配室４３
を形成するように寸法が定められる。一連の周囲方向に
間隔を配して設けられた穴すなわちオリフィス４４が前
記セラミック片４１内に形成され、前記オリフィス４４
は前記カップ状の部材４０の円錐台部分４０ａの外周面
に沿って伸びる軸を有している。矢印によって示された
ように圧縮空気がボート４２ａを介してシェル片４２内
に供給され、これにより前記環状分配通路すなわち環状
分配室４３の圧力を増加させる。第３のガスとして、高
速の圧縮空気が前記オリフィス４４から流出して前記ガ
イド片４０の外周面上を流れる。前記環状室４７から第
２のガスが前記円錐減少部分４５を通って流出しその端
部に形成された開口４６を通って外部に流出する。

第１ａ図の従来の装置と同じ様に、アーク柱が前記陰極
電極１１とワイヤー１８の先端間に形成されるとともに
第１ａ図と同じ様にしてワイヤーが供給される。この時
なんらかの原因によって駆動ロール１９のワイヤーの供
給が停止されると、前記アーク柱は前記ワイヤーが図の
矢印で示したように前記部品４０の円錐台部分外表面と
内表面に沿って流れる第２と第３のガスの結合流からな
る高速のガス膜の外側を越えて前記ワイヤー１８の引っ
込んだ端面に移動しようとする。

前記アークは前記結合された第２および第３のガスの流
れによって前記ガイド４０の内面を通過しないようにな
っている。というよりはむしろ、前記アークは前記ワイ
ヤー１８の外側でそこから離れて流れる前記結合ガス流
によって吹き飛ばされると言える。第１ａ図の電源２２
に相当する電源２２の出力が最大電圧になった時に、前
記アークは消滅する。第２図（よ本発明の好ましい形態
を図示したものであり、前記ガイド部品４０は前記金属
トーチ本体１２に対して金属結合（伝導結合）されてい
る。

第３図において、本発明の他の実施例において、電気的
に絶縁された環状リングすなわち環状部品５０が前記金
属トーチ本体１２とガイド部品５１間に介在され、これ
ら環状部品５０およびガイド部品５１が第２図の実施例
における前記ガイド部品４０と同様なガイド部品を形成
している。第３図の拡大時に於いて、前記環状のセラミ
ック片４１とその対応形状をなす環状のシェル片４２が
互いに結合されてチャンバー４３を形成し、前記セラミ
ック片４１は前記ガイド５１の円筒部分の外周面に固定
されている。

この実施例においては、前記ガイド部品５１の円錐台部
分５１ａの内壁に沿って流れる第２のガス流の代わりに
矢印で示すような圧縮空気の外膜のみが必要とされ、前
記外膜は前記ガイド部品５１の外側表面に沿って流れて
発達するアークが、システムの陽極ｉ！極として機能す
るワイヤー、ロッド、または金属のストリップの供給が
停止したときにガイド部品先端を通過することを防止す
る。

前記環状片４１．４２の組合わせによって形成される周
方向に間隔を配して設けられたオリフィス４４を通して
流出されチャンバー４３内に供給される圧縮空気の代わ
りに、いくつかの他の比較的低価格のガスを使用するこ
とが望ましいかもしれない。

第４図は第２図の変形実施例を示したものであり、この
実施例において２つのワイヤー１８．６０が矢印に示す
ように回転する分離して設けられた駆動供給ローラー１
９および駆動供給ローラー６１によって互いに反対側か
ら発達するアーク柱１７内に同時に供給される。前記ワ
イヤー１８は電気システムにおいて接地を維持し、一方
ワイヤー６０は第２の接地を形成するか電気回路から電
気的に絶縁されても良い、前記ワイヤー１８．６０は同
一材料で形成されても良い、この条件の下に単一のワイ
ヤー１８を使用するよりも噴霧効率が実質的に増大する
。前記ワイヤー１８．６０は異なる材料で形成されても
良く、例えばニラゲル−アルミニウム発熱結合体を形成
するようにニッケルとアルミニウムを用いても良い、こ
れによって、形成された粒子２９は図示しない基板の方
向に加速される。第２図と同様なシステムにおいて、保
護ガス流は前記ガイド部品４０ａの内表面に沿って流れ
る第２のガス流と前記同一部分の外表面に沿って流れる
第３のガス流との結合された性能を有する。

第５図の実施例において、ワイヤーと粉体が加わった複
合システムのトーチ１′が示されており、このトーチ１
′は第２．３および４図に示す実施例の２重アーク防止
手段を有していても良いし、それを有しなくとも良い、
第５図の実施例において、従来の方法と同じように、前
記アーク柱１７が、図示しない陰極電極とノズル３０の
軸の方向に供給されるメタルワイヤーあるいはロッド１
８の先端間に、円筒状の金属トーチ本体１２のノズル３
０を介して形成される。前記プラズマ形成ガスは前記ノ
ズル３０を通って流出し、金属ワイヤーあるいはロッド
１８から形成される金属粒子１９は図示しない基板方向
に加速されて、速度を速め、前記基板はこれらの加熱さ
れ加速された粒子の通路内に位置している。上述のよう
にワイヤーに粉体を加えた複合システムにおいて、反応
材料が使用されても良い、その代わりに、同一材料を使
用してワイヤー１８から形成される粒子を溶融状態で図
示しない加工物に衝突させて新しいコーティングを形成
させるが、固定チューブ７０を通して供給される他の粒
子７１を単に軟らかい状態になるまで加熱するにとどめ
てもよい、すなわち、前記チューブ７０はその排出端部
がワイヤー１８の端部の上流に位置決めされ、粉状粒子
７１の多くが現実にワイヤー１８の溶融面１８ａに衝突
してワイヤー１８における粒子７１の材料の合金化を増
大せしめる。

第６図は本発明の他の実施例を示すものであり、この実
施例は第３図のプラズマアーク炎発生スプレートーチ１
′に適用されうるが、必ずしも２重アーク防止用ガイド
ピース４９を有するスプレートーチである必要はない、
しかしながら、第６図は係るトーチを図示したものであ
り、このトーチにおいては第２の低電圧アークが一対の
ワイヤー１８．８０間に形成され、このワイヤー１８、
８０は主アーク柱１７内に供給される。この場合におい
て、ワイヤー８０は主電極１１に対して第２の陰極電極
を形成し、前記主電極１１はトーチ１′の円筒状の金属
本体１２の下流端内に形成されるノズル３０と同一直線
上に位置している。係るシステムにおいてワイヤー１８
は陽極電極を形成する。しかしながら、このワイヤー１
８は接地されても良い、第２のアーク柱８１が前記ワイ
ヤー１８．８０の対向端間に形成され、２つのアーク柱
１７．８１が陽極ワイヤー１８において終端している。

第１ａ図の従来のシステムと第６図のシステムとを対比
してみると、第１ａ図のシステムは１２０■の動作電圧
においてアーク電流のアンペア当り１時間につき０．２
ボンドの粉体をスプレーする。すなわち、４００アンペ
アの電流においては、１時間当り８０ボンドのスチール
をスプレーする。

これに反して、第４図の実施例における第２のワイヤー
６０を加えると、噴霧効率が５０％程増加して前記第２
のワイヤー６０を第１のワイヤーのそれに対する接地と
して用いることにより、またはそれを電気回路内に維持
することによって１時間当り１２０ボンドのスチールが
噴霧化されるようになる。第２のワイヤー８０を第２の
陰極電極として使用する第６図の実施例においては、第
２のアーク８１を付加するとアンペア当り１時間につき
０．１ボンドだけ噴霧化率を増大せしめる。

したがワて、４００アンペアの第２のアークを形成する
と全スプレー噴霧化効率は１時間当り１５０ボンド以上
に増加する。３個あるいはそれ以上のワイヤーを使用し
て他のシステム構造が可能であり、この場合においては
前記付加ワイヤーは電気回路内に組込まれるとともに多
極補助電極を構成する。

ある場合において、アーク柱ガイド４９の操作に関連し
て異なったガスを用いることが望ましいかもしれない０
例えば、アルミニウム酸化物をスプレーする単純な方法
においては、複合ワイヤーを形成するためにアルミニウ
ムの薄い被覆中の中心にアルミナ粉末を含める。アーク
がアルミナを溶融させるかあるいは熱がアルミナを軟ら
かくする。外部アルミニウム保護膜が電気的に導電性を
有してアークをサポートする。前記アルミニウムが細か
い溶融スプレーとなる時には、純粋な酸素の第２の流れ
が金属スプレーのほとんどをアルミナに変化させる。

第２．４．６図のワイヤー、またはロッド１８．６０．
８０の代わりに金属ストリップを用いることによりより
高い噴霧効率を得られることが発見されている。所定の
速度で金属を供給するための薄い金属ストリップが熱伝
導のための非常に大きな表面積を定める。また、アーク
発生地域１７の加熱されたガスは第４図においては２９
′、第５図においては２９＃、第６図においては２９″
に示すように基板上への粒子の付着率を非常に高めるこ
とができる。

ここにおいては、種々の実施態様が開示されているが、
これらの開示構造には種々の変形例が考えられる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成したので、アークの２重発
生を確実に防止できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１ａおよび第１ｂ図はプラズマアークトーチの破壊に
つながるシステム操作のある条件の下における２重アー
クの発生を示すための従来のプラズマアークスプレーの
部分概略縦断面図、第２図は本発明の好ましい実施例を
なすプラズマアーク発生トーチの縦断面図、第３図は本
発明の第２の実施例を示すプラズマアーク発生トーチの
他のプラズマアークトーチの構成の一部分を示す縦断面
図、第４図は本発明の他の実施例を示すプラズマアーク
発生トーチの一部分の縦断面図、第５図は本発明の更に
他の実施例を示すプラズマアーク発生トーチの一部分の
縦断面図、第６図は本発明の更に他の実施例を示す１ラ
ズマア一ク発生トーチの一部分の縦断面図である。 １′・・・トーチ、１ｏ・・・絶縁片、１１・・・電極
、１２・・・本体、１８・・・ワイヤー、３ｏ・・・ノ
ズル、４０・・・カップ状金属部品、４３・・・分配室
、６ｏ・・・ワイヤー、７０・・・固定チューブ、８ｏ
・・・ワイヤー。 出願人代理人　　石　　川　　泰　　男ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アークを発生するために少なくとも１つのワイヤー
   あるいはロッドを陽極電極としてプラズマトーチ本体ノ
   ズル出口から発生したアーク柱内に供給するためのプラ
   ズマ溶射法において、このプラズマ溶射法は前記プラズ
   マトーチ本体のノズル出口を越えて伸びるアーク柱をガ
   イドするためにアーク柱を高速の環状のガス膜によつて
   取囲み、前記アーク柱を前記ノズルの軸の延長線から半
   径方向に近接した地域内に制約して、前記アーク柱が高
   速のガス膜を貫通しないようにし、この高速環状ガス膜
   がこのガス膜によつて区画される領域の地域から前記ワ
   イヤーまたはロッドが引き下げられた時にアークを自然
   消滅させるようにしたことを特徴とするプラズマ溶射法
   。 ２、前記プラズマアークトーチは薄い壁のアーク柱ガイ
   ドチューブを有し、このチューブは前記アーク柱に近接
   しているけれども半径方向外側に間隔を配して設けられ
   、この方法は第１ガス流を前記チューブの内表面に沿っ
   て通過させるとともに第２ガス流を前記チューブの外表
   面に沿つて前記プラズマトーチノズルから放射された発
   生アークの方向に向かって通過せしめることを特徴とす
   る請求項１記載のプラズマ溶射法。 ３、前記プラズマ溶射法は、前記アーク柱を軸方向の通
   路に対して制約するために前記ノズルの出口から離れた
   前記チューブの先端において前記内側と外側のガス流と
   を合流させる工程を含むことを特徴とする請求項２記載
   のプラズマ溶射法。 ４、前記少なくとも１つのワイヤーまたはロッドを前記
   プラズマトーチノズルから放射されたアーク内に供給す
   るための工程は、少なくとも２つのワイヤーまたはロッ
   ドを発達したアーク柱の区域に供給することを特徴とす
   る請求項１記載のプラズマ溶射法。 ５、電気回路が直流電源、陰極および陽極電極からなり
   、この陽極電極がプラズマトーチ本体外側に設けられ、
   前記プラズマ溶射法は前記電気回路を接地するために少
   なくとも１つのワイヤーまたはロッドを使用することを
   特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射法。６、前記ワ
   イヤーまたはロッドは少なくとも２つのワイヤーまたは
   ロッドからなり、前記プラズマ溶射法は前記２つ若しく
   はそれ以上のワイヤーまたはロッドを介して前記電気回
   路を接地させる工程を含むことを特徴とする請求項５記
   載のプラズマ溶射法。 ７、前記プラズマ溶射法は、低電圧の第２のアークをア
   ーク発生区域内に供給される２つのワイヤーまたはロッ
   ドの間に第２のアークを介在せしめ、最初に主発生アー
   クをセットし、次いで前記主発生アークを前記第２のア
   ークと並列に発生せしめる工程を含むことを特徴とする
   請求項５記載のプラズマ溶射法。 ８、アルミナのような程度の非電気伝導材料をスプレー
   するために前記プラズマ溶射法は、前記非電気伝導材料
   からなる中心材料と導伝金属の薄い外側保護壁からなる
   ワイヤーを前記主アーク柱内に供給する工程を含むこと
   を特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射法。 ９、前記チューブの内面に沿って流れる第１のガス流を
   通過せしめる工程は、酸化金属を形成するためにワイヤ
   ーまたはロッドの外側保護膜部分から形成される溶融粒
   子と反応することができる純粋な酸素を流す工程を含む
   ことを特徴とする請求項２記載のプラズマ溶射法。 １０、前記アーク柱ガイドチューブはプラズマトーチの
   本体から電気的に絶縁され、このプラズマトーチ内には
   前記ノズルが形成され、前記プラズマ溶射法は前記ノズ
   ルの出口から放射された前記アークの周りにそれと同心
   的に前記チューブの外表面に沿つて高速のガス流を流す
   工程を含むことを特徴とする請求項２記載のプラズマ溶
   射法。 １１、噴射されるべき粉体を前記アーク柱区域内に噴射
   し、このアーク柱区域は、前記プラズマトーチ本体ノズ
   ルの出口を軸方向に越えるとともに、前記プラズマトー
   チ本体とワイヤーまたはロッド間にアークを発生させる
   ように機能する少なくとも１つのワイヤーまたはロッド
   の先端に近接していることを特徴とする請求項１記載の
   プラズマ溶射法。 １２、一端が絶縁片によって閉鎖された金属の筒状トー
   チ本体と、前記絶縁片内において前記筒状のトーチ本体
   内の軸方向に伸び前記筒状のトーチ本体に装着された陰
   極電極を有し前記筒状の金属トーチ本体は前記絶縁片の
   反対側に設けられプラズマトーチノズルをなす軸方向の
   開口を含む端部壁と、プラズマ形成ガスをそれが前記ノ
   ズルを通過するように前記円筒状の金属トーチ本体の内
   部に導くための手段と、少なくとも１つのワイヤーまた
   はロッドを支持するとともにそれを前記プラズマトーチ
   のノズルの出口の下流側で前記ノズルから流出したプラ
   ズマガスの流路内に移動せしめるための手段と、前記少
   なくとも１つのワイヤーまたはロッド間に電圧を生じせ
   しめるための手段とからなり、前記少なくとも１つのワ
   イヤーまたはロッドは陽極電極を形成して発生したアー
   クをノズルを介してこのノズルに近接した少なくとも１
   つのワイヤーまたはロッドの先端に伸長せしめ、前記ノ
   ズルを介してその出口を軸方向に越えて伸びるアーク柱
   を形成するためのプラズマアークトーチにおいて、この
   プラズマアークトーチは前記アーク柱の周りに同心に高
   速環状ガス保護膜を形成するための手段を有し、この保
   護膜はアーク柱ガイドを形成して、前記アーク柱が前記
   保護膜を貫通することが出来ないように前記アーク柱を
   前記ノズルの軸の延長線から半径方向に近接した地域内
   に封鎖するようにし、これによって少なくとも１つのワ
   イヤーまたはロッドが前記高速環状ガス保護膜によって
   区画される境界内の前記区域から引下げられた時にアー
   クを消滅させるようになっていることを特徴とするプラ
   ズマアークトーチ。 １３、高速の環状ガス保護膜を形成するための前記手段
   は、前記アーク柱の半径方向外側において同心に配置さ
   れた薄い壁からなるアーク柱ガイドチューブと、第１の
   ガス流を前記チューブの内表面に沿って流すための手段
   と、第２のガス流を前記チューブの外表面に沿って流す
   ための手段とからなることを特徴とする請求項１２記載
   のプラズマアークトーチ。 １４、前記外側と内側のガス流を形成するための手段は
   、前記２つの流れがほぼ軸方向の流路内に前記アーク柱
   を制約するようになっていることを特徴とする請求項１
   ３記載のプラズマアークトーチ。 １５、前記外側と内側のガス流は異なるガスからなって
   いることを特徴とする請求項１４記載のプラズマアーク
   トーチ。 １６、前記少なくとも１つのワイヤーまたはロッドをノ
   ズル出口を軸方向に越えて伸びる前記アーク柱に供給す
   るための手段は、少なくとも２つのワイヤーまたはロッ
   ドを前記伸ばされたアーク柱内に供給するための手段を
   有することを特徴とする請求項１２記載のプラズマアー
   クトーチ。 １７、前記ワイヤーの１つは電源および陰極電極間の電
   気回路を接地させていることを特徴とする請求項１６記
   載のプラズマアークトーチ。 １８、少なくとも２つの前記ワイヤーまたはロッドが前
   記電気回路を接地させていることを特徴とする請求項１
   ６記載のプラズマアークトーチ。 １９、前記プラズマアークトーチは伸ばされたアーク区
   域内に供給される少なくとも２つのワイヤーまたはロッ
   ド間に形成される低電圧の第２のアークを形成するとと
   もに前記主アークを前記第２のアークと並列に操作せし
   めることを特徴とする請求項１７記載のプラズマアーク
   トーチ。 ２０、前記少なくとも１つのワイヤーまたはロッドは導
   電材料の薄い外側保護壁内に設けられた非電気伝導材料
   の中心部材からなり、これによつてアルミニウムのよう
   な非電気伝導材料が噴射されることを特徴とする請求項
   １２記載のプラズマアークトーチ。 ２１、前記外側の導電保護壁は前記中心材料内に含まれ
   た酸化粉末の非酸化金属であることを特徴とする請求項
   ２０記載のプラズマアークトーチ。 ２２、前記アーク柱ガイドチューブの内面に沿つて流れ
   るガス流は純粋な酸素の流れであり、この純粋酸素の流
   れは少なくとも１つのワイヤーまたはロッドの外側保護
   壁部分から生じた溶融粒子と反応して金属の酸化物を形
   成することを特徴とする請求項１３記載のプラズマアー
   クトーチ。 ２３、高速環状ガス膜を形成するための手段は、前記ト
   ーチノズルを形成するプラズマトーチの本体から電気的
   に絶縁されたアーク柱ガイドチューブからなり、高速環
   状ガス保護膜を形成するための前記手段は、更に前記チ
   ューブの外表面に沿つて高速のガス流を通過せしめるた
   めの手段を含むことを特徴とする請求項１３記載のプラ
   ズマアークトーチ。 ２４、前記プラズマアークトーチは前記伸ばされたアー
   ク柱内に噴射される粉状体を前記伸ばされたアーク柱の
   区域に供給される少なくとも１つのワイヤーまたはロッ
   ドの端部に対して流すための手段を有することを特徴と
   する請求項１２記載のプラズマアークトーチ。