JP4973324B2 - Cold spray method, cold spray device - Google Patents
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Description
本発明は、コールドスプレー方法、コールドスプレー装置に関する。 The present invention relates to a cold spray method and a cold spray apparatus.
近年、新しいコーティング方法として、コールドスプレー方法が注目されている。このコールドスプレーは、材料粉末を作動ガスと共にノズルから高速で噴射し、固相状態のまま基材に衝突させて被膜を形成する技術である。
材料粉末としては、金属、合金、金属間化合物、セラミックスなどが用いられる。また、作動ガスとしては、空気、窒素、ヘリウムなどが用いられ、材料粉末の融点よりも低い温度に設定される。
In recent years, a cold spray method has attracted attention as a new coating method. This cold spray is a technique in which a material powder is jetted from a nozzle at a high speed together with a working gas, and is allowed to collide with a substrate in a solid state to form a coating.
As the material powder, metals, alloys, intermetallic compounds, ceramics, and the like are used. Moreover, air, nitrogen, helium etc. are used as working gas, and it sets to temperature lower than melting | fusing point of material powder.
このコールドスプレーでは、従来のプラズマ溶射法、フレーム溶射法、高速フレーム溶射法などに比べて、材料粉末を高温に加熱する必要がない。このため、加熱による材質変化（酸化や熱変質）が殆どなく、意図した性質を有する被膜を形成することができる。つまり、緻密で密度が高く、密着性が良好な被膜が得られる。 In this cold spray, it is not necessary to heat the material powder to a high temperature as compared with the conventional plasma spraying method, flame spraying method, high-speed flame spraying method and the like. For this reason, there is almost no material change (oxidation and thermal alteration) by heating, and the coating film which has the intended property can be formed. That is, a dense film with high density and good adhesion can be obtained.
また、コールドスプレーでは、材料粉末の付着効率、すなわち噴射した材料粉末が基材に付着する割合を向上させるために、材料粉末の粒径を微細化したり、材料粉末の噴射速度を上げたり、作動ガスを温度制御（例えば６００〜７００℃）して材料粉末を材質変化が発生しない程度に加熱したりする技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、従来の技術では、以下のような問題がある。
まず、材料粉末の粒径を微細化すると却って粉砕処理に時間がかかってコスト上昇を招いてしまう。同様に、材料粉末の噴射速度を上げると、作動ガスの使用量が増加してコスト上昇を招いてしまう。
更に、作動ガスを一定温度に制御するのは実際には困難な場合が少なくなく、作動ガスの温度のばらついた場合には、形成される皮膜の品質が不均一になってしまう等の問題がある。
However, the conventional techniques have the following problems.
First, if the particle size of the material powder is reduced, the pulverization process takes time and the cost increases. Similarly, when the injection speed of the material powder is increased, the amount of working gas used is increased, leading to an increase in cost.
Furthermore, it is often difficult to control the working gas to a constant temperature. When the working gas temperature varies, there is a problem that the quality of the formed film becomes non-uniform. is there.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、材料粉末の付着効率を確実に向上させることができ、また、均一な品質の皮膜を形成することができるコールドスプレー方法、コールドスプレー装置を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can provide a cold spray method and a cold spray apparatus that can reliably improve the adhesion efficiency of material powder and can form a uniform quality film. The purpose is to propose.
本発明に係るコールドスプレー方法、コールドスプレー装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第一の発明は、材料粉末をノズルから高速で噴射して基材上に堆積させるコールドスプレー方法において、前記基材を第一所定温度に温度制御する第一工程と、前記基材に向けて前記材料粉末を噴射する第二工程と、を有することを特徴とする。
これにより、ノズルから高速で噴射された材料粉末が基材に衝突した際に、基材から熱を吸収して変形しやすくなる。
In the cold spray method and the cold spray apparatus according to the present invention, the following means are employed in order to solve the above problems.
A first invention is a cold spray method in which material powder is sprayed from a nozzle at a high speed to be deposited on a base material, and a first step of controlling the temperature of the base material to a first predetermined temperature; A second step of injecting the material powder.
Thereby, when the material powder sprayed from the nozzle at high speed collides with the base material, the base material is easily deformed by absorbing heat from the base material.
また、前記第一所定温度は、前記材料粉末の融点以下の温度であることを特徴とする。
また、前記第一所定温度（絶対温度）は、前記材料粉末の融点（絶対温度）の約半分の温度であることを特徴とする。
これにより、材料粉末に熱変質等が発生することを回避できる。
The first predetermined temperature is a temperature not higher than a melting point of the material powder.
The first predetermined temperature (absolute temperature) is about half the melting point (absolute temperature) of the material powder.
Thereby, generation | occurrence | production of heat alteration etc. to material powder can be avoided.
また、前記第一所定温度は、前記基材の融点以下の温度であることを特徴とする。
また、前記第一所定温度（絶対温度）は、前記基材の融点（絶対温度）の約半分の温度であることを特徴とする。
これにより、材料粉末及び基材に熱変質等が発生することを回避できる。
Further, the first predetermined temperature is a temperature not higher than a melting point of the base material.
The first predetermined temperature (absolute temperature) is approximately half the melting point (absolute temperature) of the substrate.
Thereby, generation | occurrence | production of thermal alteration etc. can be avoided in material powder and a base material.
また、第二工程は、前記ノズルから前記材料粉末と共に噴射する作動ガスにより前記材料粉末を前記第一所定温度以下の第二所定温度に予加熱する工程を含むことを特徴とする。
これにより、材料粉末が更に変形しやすくなる。
Further, the second step includes a step of preheating the material powder to a second predetermined temperature equal to or lower than the first predetermined temperature by a working gas injected from the nozzle together with the material powder.
As a result, the material powder is more easily deformed.
第二の発明は、材料粉末をノズルから高速で噴射して基材上に堆積させるコールドスプレー装置において、前記基材を前記材料粉末の融点以下の第一所定温度に加熱する基材加熱部と、前記基材に向けて前記材料粉末を噴射するコールドスプレー部と、を備えることを特徴とする。
これにより、ノズルから高速で噴射された材料粉末が基材に衝突した際に、基材から熱を吸収して変形しやすくなる。
A second invention is a cold spray device that sprays material powder from a nozzle at a high speed and deposits the material powder on a substrate, and a substrate heating unit that heats the substrate to a first predetermined temperature below the melting point of the material powder; And a cold spray unit for injecting the material powder toward the base material.
Thereby, when the material powder sprayed from the nozzle at high speed collides with the base material, the base material is easily deformed by absorbing heat from the base material.
また、前記コールドスプレー部は、前記ノズルから前記材料粉末と共に噴射する作動ガスを前記第一所定温度以下の第二所定温度に加熱するガス加熱部を備えることを特徴とする。
これにより、材料粉末が更に変形しやすくなる。
In addition, the cold spray unit includes a gas heating unit that heats the working gas sprayed together with the material powder from the nozzle to a second predetermined temperature that is equal to or lower than the first predetermined temperature.
As a result, the material powder is more easily deformed.
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
材料粉末をノズルから高速で噴射して基材上に堆積させる際に、基材を第一所定温度に温度制御して、材料粉末が変形しやすくしているので、噴射された材料粉末の殆どが基材に付着するようになり、材料粉末の付着効率向上を達成することができる。
また、ノズルから噴射される材料粉末を予め加熱しておくことで、更に材料粉末が変形しやすくなり、材料粉末の付着効率の向上を図ることができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
When the material powder is sprayed from the nozzle at a high speed and deposited on the substrate, the temperature of the substrate is controlled to the first predetermined temperature so that the material powder is easily deformed. Is attached to the base material, and improvement in the adhesion efficiency of the material powder can be achieved.
In addition, by preheating the material powder ejected from the nozzle, the material powder is more easily deformed, and the adhesion efficiency of the material powder can be improved.
以下、本発明に係るコールドスプレー方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るコールドスプレー装置１の概略構成を示す模式図である。
図２は、本実施形態に係るコールドスプレー部１０の概略構成を示す模式図である。
コールドスプレーシステム１は、コールドスプレー部１０と、基材Ｂを載置すると共に基材Ｂを一定温度に温度制御する基材温度調整部５０等から構成される。
Hereinafter, an embodiment of a cold spray method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a cold spray apparatus 1 according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the
The cold spray system 1 includes a
コールドスプレー部１０は、材料粉末Ａを音速〜超音速で基材Ｂの表面に固体状態で衝突させて皮膜Ｒを成膜するための装置であって、材料粉末Ａを高圧の作動ガスＧと共に噴射するスプレーガン１１、所望量の材料粉末Ａを作動ガスＧと共にスプレーガン１１に供給する粉末供給部１２、作動ガスＧを加熱してスプレーガン１１に供給するガス加熱器１３、粉末供給部１２及びガス加熱器１３に対して作動ガスＧを供給する不図示のガス供給部等を備えている。
The
ガス供給部から供給される高圧の作動ガスＧは２つの経路に分岐され、一方の作動ガスＧ１はガス加熱器１３を経て、室温以上に加熱された後、スプレーガン１１に供給される。他方の作動ガスＧ２は、粉末供給部１２へ送気され、キャリアガスとして材料粉末Ａと共にスプレーガン１１に供給される。
The high-pressure working gas G supplied from the gas supply unit is branched into two paths, and one working gas G1 is heated to room temperature or higher via the
そして、スプレーガン１１に供給された作動ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２）と材料粉末Ａは、スプレーガン１１の先端のノズル１１Ｎを経て音速〜超音速流となり、ノズル１１Ｎの出口から噴出される。材料粉末Ａの吹き付け速度（噴射速度）は、３００〜８００ｍ／ｓ程度である。
なお、作動ガスＧとしては、空気、窒素、ヘリウムなどが用いられる。特に、不活性ガス（ヘリウム）が好適である。ガス圧力は、０．２７〜０．６９ＭＰａ程度であるが、特に、０．５９〜０．６９ＭＰａ程度が好適である。
Then, the working gas G (G1, G2) and the material powder A supplied to the
As the working gas G, air, nitrogen, helium or the like is used. In particular, an inert gas (helium) is suitable. The gas pressure is about 0.27 to 0.69 MPa, but about 0.59 to 0.69 MPa is particularly suitable.
ノズル１１Ｎの出口から噴出した材料粉末Ａは、固体のまま基材Ｂに衝突する。そして、高速で基材Ｂに衝突した材料粉末Ａは、塑性変形して基材Ｂに付着（皮膜Ｒを形成）する。また、材料粉末Ａが基材Ｂに衝突した際に運動エネルギーが熱エネルギーに変わり、材料によっては材料表面が融点を超え結合し強固な密着力を得ることができる。
The material powder A ejected from the outlet of the
このように、コールドスプレー部１０は、材料粉末Ａを溶融またはガス化させること無く、作動ガスＧと共に音速〜超音速流で固相状態のまま基材Ｂに衝突させて皮膜Ｒを形成することができる。
従来のプラズマ溶射法、フレーム溶射法、高速フレーム溶射法などに比べ、材料粉末をあまり加熱せずに固相状態のまま基材Ｂに付着させることができる。
これによって得た皮膜Ｒは、緻密で密度、熱伝導率・導電性が高い、密着性も良好である等の優れた性質を有する。特に、材料粉末Ａを加熱して溶融させないので、酸化や熱変質が殆どないという優れた性質を有する。
In this way, the
Compared with the conventional plasma spraying method, flame spraying method, high-speed flame spraying method and the like, the material powder can be adhered to the base material B in a solid state without being heated so much.
The film R thus obtained has excellent properties such as denseness, high density, high thermal conductivity / conductivity, and good adhesion. In particular, since the material powder A is not heated and melted, it has an excellent property that there is almost no oxidation or thermal alteration.
基材温度調整部５０は、基材Ｂを載置すると共に基材Ｂを加熱可能な加熱プレート５２と、加熱プレート５２内に埋め込まれて加熱ヒータ５４と、加熱プレート５２の温度を検出する温度センサ５６と、温度センサ５６の検出結果に基づいて加熱ヒータ５４を作動させる温度制御部５８等から構成されている。
The base material
加熱プレート５２としては、熱伝導率が高い材料、例えば、銅やアルミニウム等が好適に用いられる。
加熱ヒータ５４としては、高周波コイル（高周波誘導加熱装置）が好適に用いられる。交流電源に接続された加熱ヒータ５４（高周波コイル）を作動させると、加熱プレート５２の表面付近に高密度のうず電流が発生し、そのジュール熱で加熱プレート５２が誘導加熱するようになっている。
これにより、基材Ｂが例えばセラミックスのように非導電性物質の場合であっても、加熱プレート５２上に基材Ｂを載置することで、加熱プレート５２からの熱伝導により加熱される。
As the
As the
Thereby, even if the base material B is a non-conductive substance such as ceramics, the base material B is placed on the
温度センサ５６としては、熱電対が好適に用いられる。加熱プレート５２に埋め込んだ温度センサ５６（熱電対）により加熱プレート５２の温度を検出する。加熱プレート５２の温度は、基材Ｂの加熱温度とほぼ等しいので、この温度を基材Ｂの加熱温度とみなすことができる。
したがって、温度制御部５８は、温度センサ５６の検出結果に基づいて加熱ヒータ５４を制御することで、基材Ｂを所望の温度に加熱・維持することが可能となっている。
A thermocouple is preferably used as the
Therefore, the
基材Ｂの加熱温度Ｋ１（第一所定温度）としては、材料粉末Ａの融点よりも低い温度に設定される。
基材Ｂが加熱されていると、基材Ｂに材料粉末Ａが衝突した際に、基材Ｂから材料粉末Ａに熱が伝導し、これにより材料粉末Ａが塑性変形しやすくなる。この際、基材Ｂが材料粉末Ａの融点よりも低い温度に設定されているので、材料粉末Ａが溶解したり、材質変化（酸化や熱変質）が発生したりすることはない。更に、噴射された材料粉末Ａの殆どが基材Ｂに付着するようになり、材料粉末Ａの付着効率向上を達成することができる。
The heating temperature K1 (first predetermined temperature) of the base material B is set to a temperature lower than the melting point of the material powder A.
When the base material B is heated, when the material powder A collides with the base material B, heat is conducted from the base material B to the material powder A, and thus the material powder A is easily plastically deformed. At this time, since the base material B is set at a temperature lower than the melting point of the material powder A, the material powder A is not dissolved and no material change (oxidation or thermal alteration) occurs. Furthermore, most of the sprayed material powder A adheres to the base material B, and the adhesion efficiency of the material powder A can be improved.
特に、基材Ｂの加熱温度Ｋ１として、材料粉末Ａの融点（絶対温度）の約半分程度の温度（絶対温度）とすることが好ましい。材質変化の発生を確実に回避するためである。
具体的には、材料粉末Ａがアルミニウムの場合には、アルミニウムの融点が９９３Ｋなので、基材Ｂの加熱温度を４６６．５Ｋ以下に設定する。材料粉末Ａがニッケル（融点１７２６Ｋ）の場合には、基材Ｂの加熱温度を８６３Ｋ以下に設定する。
同様に、金（融点１３３７Ｋ）の場合は加熱温度６６８．５Ｋ以下、銀（融点１２３４Ｋ）の場合は加熱温度６１７Ｋ以下、銅（融点１３５６Ｋ）の場合は加熱温度６７８Ｋ以下、鉄（融点１８０８Ｋ）の場合は加熱温度９０４Ｋ以下に、それぞれ設定する。
In particular, the heating temperature K1 of the base material B is preferably set to a temperature (absolute temperature) of about half the melting point (absolute temperature) of the material powder A. This is to reliably avoid the occurrence of material change.
Specifically, when the material powder A is aluminum, since the melting point of aluminum is 993K, the heating temperature of the base material B is set to 466.5K or less. When the material powder A is nickel (melting point 1726K), the heating temperature of the base material B is set to 863K or less.
Similarly, in the case of gold (melting point 1337K), the heating temperature is 668.5K or lower, in the case of silver (melting point 1234K), the heating temperature 617K or lower, in the case of copper (melting point 1356K), the heating temperature 678K or lower, iron (melting point 1808K). In this case, the heating temperature is set to 904K or less.
例えば、基材Ｂの表面の耐摩耗性を向上させるために、タングステンカーバーイド（ＷＣ）を付着させることが考えられる。ＷＣの融点は３０２０Ｋであるため、基材Ｂの温度を１５１０Ｋ以下にすることが望ましい。
しかし、一般に基材Ｂの融点はＷＣのそれより大幅に低く、たとえばＮｉ基合金を基材Ｂとして用いるのであれば、その融点は１６００〜１９００Ｋ程ほどであるから、その半分以下の８００〜９５０Ｋ以下が望ましい。
For example, in order to improve the wear resistance of the surface of the base material B, it is conceivable to attach tungsten carbide (WC). Since the melting point of WC is 3020K, the temperature of the base material B is desirably 1510K or less.
However, the melting point of the base material B is generally much lower than that of WC. For example, if a Ni-based alloy is used as the base material B, the melting point is about 1600 to 1900K. The following is desirable.
また、基材Ｂの加熱温度Ｋ１として、基材Ｂの融点よりも低い温度に設定される。基材Ｂ自体に材質変化が発生しないようにするためである。
特に、基材Ｂの加熱温度Ｋ１として、基材Ｂの融点（絶対温度）の約半分程度の温度（絶対温度）とすることが好ましい。材質変化の発生を確実に回避するためである。
具体的には、基材Ｂがアルミニウムの場合には、アルミニウムの融点が９９３Ｋなので、基材Ｂの加熱温度を４６６．５Ｋ以下に設定する。基材Ｂがニッケル（融点１７２６Ｋ）の場合には、基材Ｂの加熱温度を８６３Ｋ以下に設定する。
同様に、金（融点１３３７Ｋ）の場合は加熱温度６６８．５Ｋ以下、銀（融点１２３４Ｋ）の場合は加熱温度６１７Ｋ以下、銅（融点１３５６Ｋ）の場合は加熱温度６７８Ｋ以下、鉄（融点１８０８Ｋ）の場合は加熱温度９０４Ｋ以下に、それぞれ設定する。
Further, the heating temperature K1 of the base material B is set to a temperature lower than the melting point of the base material B. This is to prevent a material change from occurring in the base material B itself.
In particular, the heating temperature K1 of the base material B is preferably set to a temperature (absolute temperature) that is about half the melting point (absolute temperature) of the base material B. This is to reliably avoid the occurrence of material change.
Specifically, when the base material B is aluminum, since the melting point of aluminum is 993K, the heating temperature of the base material B is set to 466.5K or less. When the base material B is nickel (melting point 1726K), the heating temperature of the base material B is set to 863K or less.
Similarly, in the case of gold (melting point 1337K), the heating temperature is 668.5K or lower, in the case of silver (melting point 1234K), the heating temperature 617K or lower, in the case of copper (melting point 1356K), the heating temperature 678K or lower, iron (melting point 1808K). In this case, the heating temperature is set to 904K or less.
例えば、基材ＢとしてＡｌ系合金を使用する際には、たとえばＡｌ−４ｗｔ％Ｃｕの融点は９２０Ｋであるので、その半分以下、すなわち４６０Ｋ以下が望ましい。より具体的に言えば、Ａｌ−Ｃｕ系の鋳物のＡＣ１Ａ−Ｆでは、Ｔ６熱処理（７８８Ｋで３６ｋｓ溶体化後、４３３Ｋで２１．６ｋｓ焼き戻し）が行われる。したがって、コールドスプレーをする際にも、基材Ｂの温度は焼き戻し温度より低い温度（４３３Ｋ以下）とすることが望ましい。 For example, when an Al-based alloy is used as the base material B, for example, the melting point of Al-4 wt% Cu is 920K, so that it is preferably less than half thereof, ie, 460K or less. More specifically, in AC1A-F of an Al—Cu casting, a T6 heat treatment (36 ks solution at 788 K, followed by tempering at 2433 ks at 433 K) is performed. Therefore, it is desirable that the temperature of the base material B is lower than the tempering temperature (433 K or less) even when cold spraying is performed.
また、コールドスプレー部１０から材料粉末Ａを噴射する際に、材料粉末Ａを作動ガスＧにより、上述した基材Ｂの加熱温度Ｋ１よりも低い温度Ｋ２（第二所定温度）に加熱する。すなわち、作動ガスＧを、上述した基材Ｂの加熱温度Ｋ１（第一所定温度）よりも低い温度Ｋ２に加熱して、材料粉末Ａを予め加熱する。
これにより、材料粉末Ａと基材Ｂとの温度差が小さくなるので、材料粉末Ａが基材Ｂに衝突した際に、瞬間的に確実に熱伝導が行われて、材料粉末Ａが塑性変形しやすくなる。つまり、基材Ｂから材料粉末Ａへの熱伝導量を少なくすることができ、基材Ｂから材料粉末Ａへの熱伝導が確実となる。
また、作動ガスＧによる材料粉末Ａの加熱温度Ｋ２は、基材Ｂの加熱温度Ｋ１よりも低く設定されているので、材料粉末Ａの熱が基材Ｂに吸収されてしまうことを防止できる。
Moreover, when injecting material powder A from the
Thereby, since the temperature difference between the material powder A and the base material B becomes small, when the material powder A collides with the base material B, heat conduction is performed instantaneously and reliably, and the material powder A is plastically deformed. It becomes easy to do. That is, the amount of heat conduction from the base material B to the material powder A can be reduced, and the heat conduction from the base material B to the material powder A is ensured.
Moreover, since the heating temperature K2 of the material powder A by the working gas G is set lower than the heating temperature K1 of the base material B, the heat of the material powder A can be prevented from being absorbed by the base material B.
作動ガスＧの加熱温度Ｋ２としては、材料粉末Ａの材質毎にそれぞれ設定することが望ましい。
例えば、材料粉末ＡがＡｌの場合は、作動ガスＧ温度Ｋ２は４６６．５Ｋ以下、Ｎｉの場合（融点１７２８Ｋ）には８６４Ｋ以下、Ｔｉの場合（融点１９４０Ｋ）には９７０Ｋ以下に設定する。
The heating temperature K2 of the working gas G is desirably set for each material of the material powder A.
For example, when the material powder A is Al, the working gas G temperature K2 is set to 466.5K or less, when Ni (melting point 1728K), 864K or less, and when Ti (melting point 1940K), 970K or less.
その他に、例えば、材料粉末Ａが軟質材料の場合と、硬質材料の場合で別々に設定してもよい。
具体的には、材料粉末Ａが軟質材料であるアルミニウムの場合には、作動ガスＧの加熱温度Ｋ２を４３７Ｋ（２００℃）程度に設定する。この際、基材Ｂの加熱温度Ｋ１は、最高４６６Ｋ程度である。これにより、材料粉末Ａと基材Ｂとの温度差が小さくなり、材料粉末Ａが基材Ｂに衝突した際に、瞬間的に確実に熱伝導が行われて、材料粉末Ａが塑性変形し、良好な皮膜Ｒが形成できる。
In addition, for example, the material powder A may be set separately for a soft material and a hard material.
Specifically, when the material powder A is aluminum which is a soft material, the heating temperature K2 of the working gas G is set to about 437 K (200 ° C.). At this time, the heating temperature K1 of the base material B is about 466K at the maximum. Thereby, the temperature difference between the material powder A and the base material B becomes small, and when the material powder A collides with the base material B, heat conduction is performed instantaneously and reliably, and the material powder A is plastically deformed. Good film R can be formed.
また、材料粉末Ａが軟質材料である銅の場合には、作動ガスＧの加熱温度Ｋ２を４３７Ｋ（２００℃）程度に設定する。この際、基材Ｂの加熱温度Ｋ１は、最高６７８Ｋ程度である。
同様に、材料粉末Ａが金，銀の場合も、作動ガスＧの加熱温度Ｋ２を４３７Ｋ（２００℃）程度に設定する。この際、基材Ｂの加熱温度Ｋ１は、最高６６８Ｋ，６１７Ｋ程度である。
Moreover, when the material powder A is copper which is a soft material, the heating temperature K2 of the working gas G is set to about 437 K (200 ° C.). At this time, the heating temperature K1 of the base material B is about 678K at the maximum.
Similarly, when the material powder A is gold or silver, the heating temperature K2 of the working gas G is set to about 437 K (200 ° C.). At this time, the heating temperature K1 of the base material B is about 668K and 617K at the maximum.
材料粉末Ａが硬質材料であるニッケルの場合には、作動ガスＧの加熱温度Ｋ２を６３７Ｋ（４００℃）程度に設定する。この際、基材Ｂの加熱温度Ｋ１は、最高８６３Ｋ程度である。
材料粉末Ａが硬質材料である鉄の場合には、作動ガスＧの加熱温度Ｋ２を６３７Ｋ（４００℃）程度に設定する。この際、基材Ｂの加熱温度Ｋ１は、最高９０４Ｋ程度である。
When the material powder A is nickel which is a hard material, the heating temperature K2 of the working gas G is set to about 637K (400 ° C.). At this time, the heating temperature K1 of the base material B is about 863K at the maximum.
When the material powder A is iron which is a hard material, the heating temperature K2 of the working gas G is set to about 637K (400 ° C.). At this time, the heating temperature K1 of the base material B is about 904K at the maximum.
上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において各種条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。 The operation procedures shown in the above-described embodiment, or the shapes and combinations of the constituent members are examples, and can be variously changed based on various conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、基材温度調整部５０の加熱プレート５２を誘導加熱して、加熱プレート５２上に載置された基材Ｂを熱伝導により加熱する場合について説明したが、これに限らない。
例えば、基材Ｂが導電体の場合には、加熱プレート５２を用いなくてもよい。すなわち、加熱ヒータ５４（高周波コイル）を作動させると、基材Ｂにうず電流が発生して、非接触かつ直接に基材Ｂを誘導加熱される。
For example, in the above-described embodiment, the case where the
For example, when the base material B is a conductor, the
また、高周波コイルに代えて、レーザ加熱装置を用いてもよい。レーザ加熱装置の場合には、基材Ｂの表面のうち、材料粉末Ａを噴き付ける領域のみを局所的に加熱することができるので、装置のコンパクト化を図ることができる。 Further, a laser heating device may be used instead of the high frequency coil. In the case of the laser heating device, only the region of the surface of the base material B where the material powder A is sprayed can be locally heated, so that the device can be made compact.
温度センサ５６としては、赤外線検出型温度センサを用いて、基材Ｂの表面温度を非接触かつ直接に検出してもよい。特に、加熱プレート５２を用いずに、基材Ｂにうず電流を発生させて誘導加熱する場合には、赤外線検出型温度センサが好適である。
As the
１…コールドスプレー装置
１０…コールドスプレー部
１１Ｎ…ノズル
１３…ガス加熱器（ガス加熱部）
５０…基材温度調整部（基材加熱部）
Ｂ…基材
Ａ…材料粉体
Ｇ…作動ガス
Ｒ…皮膜
Ｋ１…基材の加熱温度（第一所定温度）
Ｋ２…作動ガスの加熱温度（第二所定温度）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
50. Base material temperature adjustment part (base material heating part)
B ... Substrate A ... Material powder G ... Working gas R ... Coating K1 ... Substrate heating temperature (first predetermined temperature)
K2 ... Working gas heating temperature (second predetermined temperature)
Claims (8)
レーザ加熱装置によって前記基材の前記材料粉末を吹き付ける領域のみを第一所定温度に温度制御する第一工程と、
前記基材に向けて前記材料粉末を噴射する第二工程と、
を有することを特徴とするコールドスプレー方法。 In a cold spray method in which material powder is sprayed at high speed from a nozzle and deposited on a substrate,
A first step of controlling the temperature of only the region of the substrate on which the material powder is sprayed by a laser heating device to a first predetermined temperature;
A second step of injecting the material powder toward the substrate;
A cold spray method characterized by comprising:
レーザ加熱装置によって前記基材の前記材料粉末を吹き付ける領域のみを前記材料粉末の融点以下の第一所定温度に加熱する基材加熱部と、
前記基材に向けて前記材料粉末を噴射するコールドスプレー部と、
を備えることを特徴とするコールドスプレー装置。 In a cold spray device in which material powder is sprayed at high speed from a nozzle and deposited on a substrate,
A base material heating section that heats only the region of the base material to which the material powder is sprayed by a laser heating device to a first predetermined temperature below the melting point of the material powder;
A cold spray unit for injecting the material powder toward the substrate;
A cold spray device comprising:
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