JP7715465B2 - Plasma spraying equipment - Google Patents
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Description
本開示は、プラズマ溶射装置に関する。 This disclosure relates to a plasma spraying device.
特許文献1には、高速のガスおよび粉末をノズルの噴出口から噴出しつつ、当該噴出した粉末をプラズマの熱により溶融して、溶融した粉末の被膜を基材の表面に形成するプラズマ溶射装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a plasma spraying device that ejects high-speed gas and powder from a nozzle outlet, melts the ejected powder with plasma heat, and forms a coating of the molten powder on the surface of a substrate.
本開示は、粉末がノズルに付着することを抑制して、生産性を高めることができる技術を提供する。 This disclosure provides technology that can prevent powder from adhering to the nozzle, thereby increasing productivity.
本開示の一態様によれば、プラズマ溶射装置であって、筒状のノズル本体と、前記ノズル本体の先端に着脱可能に設けられ、前記ノズル本体の中心軸と共通する軸を有する筒状の第1電極と、前記第1電極の外側に設けられ、前記ノズル本体の中心軸と共通する軸を有する第2電極と、を備え、前記ノズル本体および前記第1電極は、ガスおよび粉末を流通可能な連続する通路を有し、前記第1電極は、前記通路に連通して前記ガスおよび前記粉末を噴出可能な噴出口を有し、前記噴出口の内径が前記通路の内径よりも大きく、前記第1電極と前記第2電極との間において前記ガスのプラズマを生成し、前記噴出口から噴射された前記粉末を前記プラズマにより溶融させるように構成される、プラズマ溶射装置が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a plasma spraying device comprising: a cylindrical nozzle body; a cylindrical first electrode detachably attached to the tip of the nozzle body and having a common axis with the central axis of the nozzle body; and a second electrode attached to the outside of the first electrode and having a common axis with the central axis of the nozzle body; the nozzle body and the first electrode have continuous passages through which gas and powder can flow, and the first electrode has an outlet that communicates with the passage and can eject the gas and powder, the inner diameter of the outlet being larger than the inner diameter of the passage; and the plasma spraying device is configured to generate plasma of the gas between the first electrode and the second electrode, and melt the powder ejected from the outlet with the plasma.
一態様によれば、粉末がノズルに付着することを抑制して、生産性を高めることができることができる。 According to one aspect, it is possible to prevent powder from adhering to the nozzle, thereby increasing productivity.
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 The following describes embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. In each drawing, identical components are designated by the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.
図1は、実施形態に係るプラズマ溶射装置1の全体構成例を示す図である。図1に示すように、プラズマ溶射装置1は、溶射材料の粉末(以下「溶射用粉末R1」という)を、プラズマにより溶融しながら基材Wの表面に向かって噴出し、基材Wの表面に溶射膜F1を形成する装置である。 Figure 1 shows an example of the overall configuration of a plasma spraying device 1 according to an embodiment. As shown in Figure 1, the plasma spraying device 1 is an apparatus that sprays a powder of a thermal spray material (hereinafter referred to as "thermal spray powder R1") onto the surface of a substrate W while melting it with plasma, thereby forming a thermal sprayed film F1 on the surface of the substrate W.
プラズマ溶射装置1は、溶射用粉末R1を噴出する噴出部10と、噴出部10にガスを供給するガス供給部40と、噴出部10を冷却する冷却部60と、各構成の動作を制御する制御部70と、を含む。 The plasma spraying device 1 includes a spraying section 10 that sprays spray powder R1, a gas supply section 40 that supplies gas to the spraying section 10, a cooling section 60 that cools the spraying section 10, and a control section 70 that controls the operation of each component.
噴出部10は、円筒状のノズル11と、溶射用粉末R1をノズル11内に供給するフィーダ20と、を備える。また、噴出部10の先端側は、プラズマ溶射装置1の筐体部30内に設置されている。 The spraying unit 10 includes a cylindrical nozzle 11 and a feeder 20 that supplies thermal spray powder R1 into the nozzle 11. The tip of the spraying unit 10 is installed within the housing 30 of the plasma spraying device 1.
噴出部10が噴出する溶射用粉末R1の粒径は、例えば1μm~10μmである。溶射用粉末R1としては、例えば銅(Cu)、リチウム(Li)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)等の金属の微粉末があげられる。また、溶射用粉末R1は、ポリエステル等の樹脂の微粉末であってもよい。また、溶射用粉末R1は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、酸化ジルコニウム、ムライト(Al6O13Si2)、スピネル(MgAl2O4)等のセラミックスまたはこれらのセラミックスの複合材料の微粉末であってもよい。 The particle size of the thermal spray powder R1 ejected from the ejection part 10 is, for example, 1 μm to 10 μm. Examples of the thermal spray powder R1 include fine powders of metals such as copper (Cu), lithium (Li), iron (Fe), aluminum (Al), nickel (Ni), and molybdenum (Mo). The thermal spray powder R1 may also be a fine powder of a resin such as polyester. The thermal spray powder R1 may also be a fine powder of a ceramic such as aluminum oxide, yttrium oxide, yttrium fluoride, zirconium oxide, mullite (Al 6 O 13 Si 2 ), or spinel (MgAl 2 O 4 ), or a composite material of these ceramics.
ノズル11は、直線状に延在するノズル本体12と、ノズル本体12の先端に設置される噴出用筒体15と、を有する。噴出用筒体15の軸方向に沿った長さは、ノズル本体12の軸方向に沿った長さよりも短い。ノズル11は、ノズル本体12と噴出用筒体15とを別部材とすることで、装置のメンテナンス等において噴出用筒体15だけを交換可能としている。 The nozzle 11 has a nozzle body 12 that extends linearly and an ejection cylinder 15 that is attached to the tip of the nozzle body 12. The axial length of the ejection cylinder 15 is shorter than the axial length of the nozzle body 12. By constructing the nozzle body 12 and the ejection cylinder 15 as separate components, the nozzle 11 allows for the ejection cylinder 15 to be replaced independently during device maintenance, etc.
ノズル11は、溶射用粉末が流通する通路11aを内側に備える。通路11aは、ノズル11の軸方向と直交する断面視で正円形状に形成され、ノズル本体12の基端から噴出用筒体15の先端まで延在している。つまり、ノズル本体12は、通路11aを構成する本体孔部12aを軸心に有する一方で、噴出用筒体15は、通路11aを構成する噴出用孔部15aを軸心に有する。 The nozzle 11 has an internal passage 11a through which the thermal spray powder flows. The passage 11a is formed in a perfect circle when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction of the nozzle 11, and extends from the base end of the nozzle body 12 to the tip of the ejection cylinder 15. In other words, the nozzle body 12 has a main body hole 12a that forms the passage 11a at its axis, while the ejection cylinder 15 has an ejection hole 15a that forms the passage 11a at its axis.
ノズル本体12は、導電性または非導電性を有する金属材料により円筒状に形成されている。ノズル本体12は、中心軸に沿って本体孔部12aを有する。本体孔部12aは、ノズル本体12の軸方向に沿って一定の内径(直径)で直線状に延在している。ノズル本体12の先端(噴出用筒体15側の端部)には、本体孔部12aに連通するとともに、噴出用孔部15aに連通可能な接続連通口12bが形成されている。 The nozzle body 12 is cylindrical and made of a conductive or non-conductive metal material. The nozzle body 12 has a body hole 12a along its central axis. The body hole 12a extends linearly along the axial direction of the nozzle body 12 with a constant inner diameter. A connection port 12b is formed at the tip of the nozzle body 12 (the end on the ejection cylinder 15 side) and is connected to the body hole 12a and can also be connected to the ejection hole 15a.
噴出用筒体15は、導電性を有する金属材料により形成され、ノズル本体12よりも若干細い円筒状を呈している。噴出用孔部15aは、この噴出用筒体15の軸心を直線状に貫通している。このため、噴出用筒体15は、先端において噴出用孔部15aに連通する噴出口15bと、基端において噴出用孔部15aに連通する基端開口15c(図2参照)と、を有する。また、噴出用筒体15は、基端側の外周面にフランジ16を備える。フランジ16は、筐体部30内に設けられた内側凸部31に対して離脱可能に係合する。 The ejection cylinder 15 is made of a conductive metal material and has a cylindrical shape that is slightly thinner than the nozzle body 12. The ejection hole 15a passes linearly through the axis of the ejection cylinder 15. Therefore, the ejection cylinder 15 has an ejection port 15b at its tip that communicates with the ejection hole 15a, and a base end opening 15c (see Figure 2) at its base end that communicates with the ejection hole 15a. The ejection cylinder 15 also has a flange 16 on the outer circumferential surface on the base end side. The flange 16 releasably engages with an inner protrusion 31 provided inside the housing 30.
筐体部30は、非導電性の樹脂材料により形成されている。筐体部30は、ノズル本体12の中心軸と噴出用筒体15の中心軸とが互いに共通する軸を有するように、噴出用筒体15を固定する。筐体部30にノズル11が固定されることで、通路11aの軸は、プラズマ溶射装置1の鉛直方向(上下方向)に沿って直線状に延在した状態となっている。なお、噴出用筒体15の固定は、フランジ16と内側凸部31との係合に限定されず、適宜の係合手段(螺合、溶着、接着等)により、筐体部30またはノズル本体12に固定されればよい。 The housing 30 is made of a non-conductive resin material. The housing 30 secures the ejection cylinder 15 so that the central axis of the nozzle body 12 and the central axis of the ejection cylinder 15 are coaxial. By securing the nozzle 11 to the housing 30, the axis of the passage 11a extends linearly along the vertical direction (up-down direction) of the plasma spraying device 1. Note that the method of securing the ejection cylinder 15 is not limited to engagement between the flange 16 and the inner protrusion 31; it may be secured to the housing 30 or the nozzle body 12 by any suitable engagement means (screw engagement, welding, adhesive, etc.).
筐体部30は、ノズル11の固定状態で、ノズル本体12の軸方向中間位置から先端側までの外周面に密着しており、また噴出用筒体15の基端側の外周面に密着している。筐体部30は、噴出用筒体15の先端側(下端側)周辺に、プラズマジェットPを生成するための生成空間30aを有する。さらに、筐体部30の上面からは、ノズル本体12の基端側(上端側)が突出している。 When the nozzle 11 is fixed, the housing 30 is in close contact with the outer peripheral surface of the nozzle body 12 from the axial midpoint to the tip end, and is also in close contact with the outer peripheral surface of the base end of the ejection cylinder 15. The housing 30 has a generation space 30a for generating a plasma jet P around the tip end (lower end) of the ejection cylinder 15. Furthermore, the base end (upper end) of the nozzle body 12 protrudes from the top surface of the housing 30.
フィーダ20は、ノズル11(ノズル本体12)の基端に接続され、ノズル11に溶射用粉末R1を供給する。フィーダ20は、溶射用粉末R1を収容する容器21と、容器21に設けられたアクチュエータ22と、を含む。容器21は、例えば、ボウル形状に形成され、アクチュエータ22から回転方向の振動が加わることで、容器21から通路11aに溶射用粉末R1を投入する。アクチュエータ22は、モータ、および当該モータの回転駆動を伝達する伝達機構等が適用される(共に不図示)。 The feeder 20 is connected to the base end of the nozzle 11 (nozzle body 12) and supplies the thermal spray powder R1 to the nozzle 11. The feeder 20 includes a container 21 that stores the thermal spray powder R1 and an actuator 22 attached to the container 21. The container 21 is formed, for example, in a bowl shape, and feeds the thermal spray powder R1 from the container 21 into the passage 11a when rotational vibration is applied from the actuator 22. The actuator 22 may be a motor and a transmission mechanism that transmits the rotational drive of the motor (both not shown).
プラズマ溶射装置1のガス供給部40は、第1ガスとしてプラズマ生成ガスをノズル11に供給する。プラズマ生成ガスは、プラズマを生成するためのガスであり、ノズル11の通路11aにおいて溶射用粉末R1を運ぶキャリアガスとしても機能する。プラズマ生成ガスとしては、例えば、アルゴン(Ar)ガス、窒素(N2)ガス、ヘリウム(He)ガスやこれらの混合ガスを利用することができる。以下では、プラズマ生成ガスとしてArガスを利用する場合を例にあげて説明する。 The gas supply unit 40 of the plasma spraying apparatus 1 supplies a plasma generating gas as a first gas to the nozzle 11. The plasma generating gas is a gas for generating plasma and also functions as a carrier gas for carrying the thermal spray powder R1 in the passage 11a of the nozzle 11. Examples of the plasma generating gas that can be used include argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, helium (He) gas, and mixtures of these gases. The following description will be given taking the example of using Ar gas as the plasma generating gas.
ガス供給部40は、Arガス(プラズマ生成ガス)を供給するための供給配管41を有する。また、ガス供給部40は、供給配管41のガスの流通方向上流から下流に向かって順に、ガス供給源42、バルブ43およびマスフローコントローラ(MFC)44を備える。ガス供給部40は、バルブ43の開放に基づきガス供給源42からArガスを供給するとともに、マスフローコントローラ44により流量制御することで、所定の流量のArガスをノズル11の通路11aに供給する。 The gas supply unit 40 has a supply pipe 41 for supplying Ar gas (plasma generating gas). The gas supply unit 40 also includes, in order from upstream to downstream in the gas flow direction of the supply pipe 41, a gas supply source 42, a valve 43, and a mass flow controller (MFC) 44. The gas supply unit 40 supplies Ar gas from the gas supply source 42 when the valve 43 is open, and controls the flow rate using the mass flow controller 44, thereby supplying a predetermined flow rate of Ar gas to the passage 11a of the nozzle 11.
さらに、ガス供給部40は、筐体部30の生成空間30aに、第2ガスとして旋回流用のガスであるArガスを供給する。ガス供給部40は、供給配管41から分岐する分岐配管45を有するとともに、マスフローコントローラ(MFC)46を分岐配管45に備える。つまり、ガス供給部40は、バルブ43の開放に基づきガス供給源42からArガスを供給した際に、マスフローコントローラ46により流量制御することで、所定流量のArガスを分岐配管45に流通させる。 Furthermore, the gas supply unit 40 supplies Ar gas, a gas for swirling flow, as the second gas to the generation space 30a of the housing unit 30. The gas supply unit 40 has a branch pipe 45 branching from the supply pipe 41, and the branch pipe 45 is equipped with a mass flow controller (MFC) 46. In other words, when the gas supply unit 40 supplies Ar gas from the gas supply source 42 based on the opening of the valve 43, the mass flow controller 46 controls the flow rate, thereby circulating the Ar gas at a predetermined flow rate through the branch pipe 45.
分岐配管45は、筐体部30内に設けられたガス流路32に接続されている。ガス流路32は、筐体部30の上部から下部に向かって縦方向に延在し、途中位置で横方向に曲がることで、生成空間30aに連通している。ガス供給部40により供給されたArガスは、横方向から生成空間30aに流出することで、生成空間30a内にて噴出用筒体15の周りに旋回流を形成する。 The branch pipe 45 is connected to a gas flow path 32 provided within the housing 30. The gas flow path 32 extends vertically from the top to the bottom of the housing 30, bending horizontally midway to communicate with the generation space 30a. The Ar gas supplied by the gas supply unit 40 flows horizontally into the generation space 30a, forming a swirling flow around the ejection cylinder 15 within the generation space 30a.
なお、図1では、生成空間30aに横方向から導入されるArガスの供給流路を1つだけ図示しているが、筐体部30には、ガス流路32に連通する開口が生成空間30aの周方向に沿って複数設けられてもよい。 Note that while Figure 1 shows only one supply flow path for Ar gas introduced laterally into the generation space 30a, the housing 30 may be provided with multiple openings communicating with the gas flow path 32 along the circumferential direction of the generation space 30a.
プラズマ溶射装置1は、筐体部30の外部に直流電源51を有し、筐体部30に設置したカソード電極52(第1電極)およびアノード電極53(第2電極)に直流電力を供給することで、生成空間30a内にプラズマを生成する。本実施形態に係るプラズマ溶射装置1は、このカソード電極52として、金属により形成されているノズル11(噴出用筒体15)を適用している。また、筐体部30は、アノード電極53として機能する金属ブロック35を生成空間30aの内周面に有する。 The plasma spraying device 1 has a DC power supply 51 outside the housing 30, and generates plasma within the generation space 30a by supplying DC power to a cathode electrode 52 (first electrode) and an anode electrode 53 (second electrode) installed in the housing 30. The plasma spraying device 1 according to this embodiment uses a nozzle 11 (ejection cylinder 15) made of metal as the cathode electrode 52. The housing 30 also has a metal block 35 on the inner surface of the generation space 30a that functions as the anode electrode 53.
具体的には、筐体部30は、生成空間30aの内周面を構成する部位として、凹み部33と、張出部34とを有する。凹み部33には、上記したガス流路32の開口が設けられている。 Specifically, the housing 30 has a recess 33 and a protrusion 34 that form the inner circumferential surface of the generation space 30a. The recess 33 is provided with an opening for the gas flow path 32 described above.
張出部34は、金属ブロック35により形成され、凹み部33よりも径方向内側に突出している。金属ブロック35は、導電性を有する金属材料により形成されている。金属ブロック35は、リング状に形成され、その外周側が筐体部30に接合されている。金属ブロック35により囲われた部分は、生成されたプラズマジェットPが通過するジェット用通路35aとなっている。第2電極である金属ブロック35(ジェット用通路35a)の中心軸は、ノズル本体12(ノズル11)の中心軸と共通する軸を有している。また、金属ブロック35は、断面視で、外周側が開放した凹状に形成され、水等の冷媒を凹空間35bに流通させることが可能である。 The protruding portion 34 is formed by a metal block 35 and protrudes radially inward beyond the recessed portion 33. The metal block 35 is made of a conductive metal material. The metal block 35 is formed in a ring shape, and its outer periphery is joined to the housing portion 30. The area surrounded by the metal block 35 forms a jet passage 35a through which the generated plasma jet P passes. The central axis of the metal block 35 (jet passage 35a), which serves as the second electrode, is coaxial with the central axis of the nozzle body 12 (nozzle 11). In addition, in a cross-sectional view, the metal block 35 is formed in a concave shape with an open outer periphery, allowing a refrigerant such as water to flow through the concave space 35b.
以上の構成を有するプラズマ溶射装置1は、直流電源51からノズル11(カソード電極52)と、金属ブロック35(アノード電極53)とに直流電力を供給する。これにより、カソード電極52とアノード電極53の間に放電が生じてArガスの電離を促し、生成空間30aにプラズマを生成することができる。 The plasma spraying device 1 having the above configuration supplies DC power from the DC power supply 51 to the nozzle 11 (cathode electrode 52) and the metal block 35 (anode electrode 53). This generates a discharge between the cathode electrode 52 and the anode electrode 53, promoting ionization of the Ar gas and generating plasma in the generation space 30a.
冷却部60は、チラーユニット61と、チラーユニット61から冷媒を流出させる冷媒流出管62と、チラーユニット61に冷媒を戻す冷媒流入管63と、含む。また、冷却部60は、冷媒流出管62にバルブ64およびフローメータ(FM)65を備えるとともに、冷媒流入管63にバルブ66を備える。 The cooling section 60 includes a chiller unit 61, a refrigerant outlet pipe 62 that discharges the refrigerant from the chiller unit 61, and a refrigerant inlet pipe 63 that returns the refrigerant to the chiller unit 61. The cooling section 60 also includes a valve 64 and a flow meter (FM) 65 on the refrigerant outlet pipe 62, and a valve 66 on the refrigerant inlet pipe 63.
冷媒流出管62および冷媒流入管63は、筐体部30内に形成された冷媒流路67に接続されている。冷媒流路67は、ノズル本体12の外側を周回するノズル冷却空間67aと、金属ブロック35の凹空間35bとに連通している。チラーユニット61から冷媒流出管62に供給された冷媒は、筐体部30の冷媒流路67に流入し、筐体部30内でのノズル冷却空間67aおよび凹空間35bを通過して、冷媒流入管63に流出することで、チラーユニット61に戻る。これにより、冷却部60は、プラズマの生成時に、筐体部30の温度を調整することが可能となる。 The refrigerant outlet pipe 62 and the refrigerant inlet pipe 63 are connected to a refrigerant flow path 67 formed within the housing 30. The refrigerant flow path 67 is connected to a nozzle cooling space 67a that runs around the outside of the nozzle body 12 and to the recessed space 35b in the metal block 35. The refrigerant supplied from the chiller unit 61 to the refrigerant outlet pipe 62 flows into the refrigerant flow path 67 of the housing 30, passes through the nozzle cooling space 67a and the recessed space 35b within the housing 30, and flows out into the refrigerant inlet pipe 63, returning to the chiller unit 61. This allows the cooling unit 60 to adjust the temperature of the housing 30 during plasma generation.
また、プラズマ溶射装置1は、生成空間30aに磁場を発生させる磁場発生部(不図示)を備えてもよい。磁場発生部は、例えば、リング状の永久磁石または電磁石を、金属ブロック35と同じ高さ位置に配置して構成することができる。 The plasma spraying device 1 may also be equipped with a magnetic field generating unit (not shown) that generates a magnetic field in the generation space 30a. The magnetic field generating unit may be configured, for example, by placing a ring-shaped permanent magnet or electromagnet at the same height as the metal block 35.
プラズマ溶射装置1の制御部70は、1以上のプロセッサ、メモリ、入出力インタフェースおよび電子回路を有する制御用コンピュータである。1以上のプロセッサは、CPU、ASIC、FPGA、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち1つまたは複数を組み合わせたものである。メモリは、揮発性メモリ、不揮発性メモリ(コンピュータ記憶媒体、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、メモリーカード等の記憶媒体)を含み、不揮発性メモリにプログラムを記憶している。 The control unit 70 of the plasma spraying device 1 is a control computer having one or more processors, memory, input/output interfaces, and electronic circuits. The one or more processors are one or a combination of a CPU, ASIC, FPGA, and circuits consisting of multiple discrete semiconductors. The memory includes volatile memory and non-volatile memory (storage media such as computer storage media, flexible disks, compact disks, hard disks, magneto-optical disks, and memory cards), and programs are stored in the non-volatile memory.
制御部70は、メモリのプログラムをプロセッサが実行処理することで、プラズマ溶射装置1の各構成を制御してプラズマ溶射を行い、筐体部30から離間した位置でジェット用通路35aに対向配置された基材Wの表面に溶射膜F1を形成する。なお、プラズマ溶射装置1は、基材Wを移動させながら溶射を行ってもよく、ノズル11を移動させながら溶射を行ってもよい。基材Wを移動させながら溶射を行う場合は、例えば、基材Wが載置されたステージ(不図示)を水平方向に移動させながら溶射を行う。ノズル11を移動させながら溶射を行う場合は、例えば、水平方向に移動可能なアームに筐体部30を固定し、アームにより筐体部30を水平方向に移動させながら溶射を行う。 The control unit 70 controls each component of the plasma spraying device 1 by having the processor execute the program in the memory, thereby performing plasma spraying and forming a sprayed film F1 on the surface of the substrate W positioned opposite the jet passage 35a at a position away from the housing unit 30. The plasma spraying device 1 may perform spraying while moving the substrate W or while moving the nozzle 11. When performing spraying while moving the substrate W, for example, spraying is performed while moving a stage (not shown) on which the substrate W is placed in the horizontal direction. When performing spraying while moving the nozzle 11, for example, spraying is performed while the housing unit 30 is fixed to an arm that can move horizontally, and the housing unit 30 is moved horizontally by the arm.
そして、本実施形態に係るプラズマ溶射装置1は、カソード電極52であるノズル11(噴出用筒体15)と、アノード電極53である金属ブロック35とからなる電極構造80において、プラズマ溶射時に、溶融した溶射用粉末R1の噴出用筒体15の内壁への付着を抑制可能としている。以下、この電極構造80の構成について説明していく。 The plasma spraying device 1 according to this embodiment has an electrode structure 80 consisting of a nozzle 11 (ejection cylinder 15) serving as a cathode electrode 52 and a metal block 35 serving as an anode electrode 53, which is capable of suppressing adhesion of molten spray powder R1 to the inner wall of the ejection cylinder 15 during plasma spraying. The configuration of this electrode structure 80 will be described below.
図2は、図1の電極構造80を拡大して示す側面断面図である。図2に示すように、電極構造80の一方である噴出用筒体15は、筐体部30内に軸方向基端側が嵌め込まれる一方で、軸方向中間から先端が生成空間30aに露出された状態となっている。 Figure 2 is an enlarged side cross-sectional view of the electrode structure 80 of Figure 1. As shown in Figure 2, the ejection cylinder 15, which is one part of the electrode structure 80, has its axial base end fitted into the housing 30, while its axial midpoint to tip is exposed to the generation space 30a.
噴出用筒体15の軸方向長さL(全長)の寸法は、例えば、7mm~15mmの範囲に設定されるとよく、本実施形態では10mmとしている。また、噴出用筒体15において生成空間30aに露出している部分(筐体部30の端面から噴出用筒体15の先端までの領域)の軸方向長さは、例えば、噴出用筒体15の軸方向長さLに対して1/2~4/5の割合に設定されるとよい。 The axial length L (total length) of the ejection cylinder 15 may be set, for example, in the range of 7 mm to 15 mm, and in this embodiment is set to 10 mm. Furthermore, the axial length of the portion of the ejection cylinder 15 exposed to the generation space 30a (the region from the end face of the housing 30 to the tip of the ejection cylinder 15) may be set, for example, at a ratio of 1/2 to 4/5 of the axial length L of the ejection cylinder 15.
噴出用筒体15の外周面17は、基端において上記したフランジ16を有する。また、外周面17は、フランジ16よりも先端側(下部側)でフランジ16よりも小径の外径(直径)を有する胴部外周面171と、胴部外周面171の先端に連なり先端方向に向かって外径が漸減する先端外周面172と、を含む。 The outer peripheral surface 17 of the ejection cylinder 15 has the flange 16 described above at its base end. The outer peripheral surface 17 also includes a body outer peripheral surface 171 that is closer to the tip (lower side) of the flange 16 and has a smaller outer diameter (diameter) than the flange 16, and a tip outer peripheral surface 172 that is connected to the tip of the body outer peripheral surface 171 and whose outer diameter gradually decreases toward the tip.
胴部外周面171は、噴出用筒体15の軸方向に沿って一定の外径で(断面視で軸方向と平行かつ直線状に)延在している。胴部外周面171の外径の寸法は、噴出用筒体15の大きさにもよるが、例えば、4mm~8mmの範囲に設定されるとよく、本実施形態では6mmとしている。 The body outer surface 171 extends with a constant outer diameter along the axial direction of the ejection cylinder 15 (linearly and parallel to the axial direction in a cross-sectional view). The outer diameter of the body outer surface 171 depends on the size of the ejection cylinder 15, but may be set, for example, in the range of 4 mm to 8 mm, and is set to 6 mm in this embodiment.
この胴部外周面171は、噴出用筒体15の外周面17の大部分を構成している。胴部外周面171の軸方向長さは、例えば、噴出用筒体15の軸方向長さLに対して2/3~9/10の割合に設定されるとよい。 This body outer surface 171 constitutes the majority of the outer surface 17 of the ejection cylinder 15. The axial length of the body outer surface 171 may be set, for example, at a ratio of 2/3 to 9/10 of the axial length L of the ejection cylinder 15.
先端外周面172は、先端方向に向かって小径となるテーパ形状を呈していることで、噴出用筒体15の先端を先細り形状としている。この先端外周面172により、噴出用筒体15の先端の外径は、胴部外周面171の外径よりも小さくなる。例えば、噴出用筒体15の先端の外径は、胴部外周面171の外径に対して1/2~5/6の割合に設定されるとよい。噴出用筒体15の先端の外径の寸法としては、3mm~5mmの範囲であるとよく、本実施形態では4mmとしている。 The tip outer peripheral surface 172 has a tapered shape that reduces in diameter toward the tip, giving the tip of the ejection cylinder 15 a tapered shape. This tip outer peripheral surface 172 makes the outer diameter of the tip of the ejection cylinder 15 smaller than the outer diameter of the body outer peripheral surface 171. For example, the outer diameter of the tip of the ejection cylinder 15 may be set at a ratio of 1/2 to 5/6 of the outer diameter of the body outer peripheral surface 171. The outer diameter of the tip of the ejection cylinder 15 may be in the range of 3 mm to 5 mm, and in this embodiment is set to 4 mm.
なお、先端外周面172の形状(寸法を含む)は、生成空間30aに形成されるArガスの旋回流のスムーズな流れと、プラズマ放電の安定性に基づき、適切に設計されればよい。外周面17は、テーパ形状の先端外周面172を備えなくてもよく、例えば、噴出用筒体15の先端との間に丸角を有する構成でもよい。 The shape (including dimensions) of the tip outer peripheral surface 172 may be appropriately designed based on the smooth flow of the swirling flow of Ar gas formed in the generation space 30a and the stability of the plasma discharge. The outer peripheral surface 17 does not have to have a tapered tip outer peripheral surface 172; for example, it may have a rounded corner between it and the tip of the ejection cylinder 15.
一方、噴出用筒体15の基端開口15cの口径(内径φia)は、ノズル本体12の接続連通口12bの口径(本体孔部12aの内径)と同一に設定されている。噴出用筒体15は、この基端開口15cと接続連通口12bとが一致するように、筐体部30に装着される。 On the other hand, the diameter (inner diameter φia) of the base end opening 15c of the ejection cylinder 15 is set to be the same as the diameter (inner diameter of the main body hole 12a) of the connection communication port 12b of the nozzle main body 12. The ejection cylinder 15 is attached to the housing 30 so that this base end opening 15c and the connection communication port 12b are aligned.
噴出用筒体15は、噴出用孔部15aを構成する内周面18を内側に有する。内周面18は、基端開口15cから先端方向に向かって内径が漸減する基端内周面181と、基端内周面181に連なり軸方向に一定の内径を有する胴部内周面182(第1の内周面)と、胴部内周面182に連なり先端方向に向かって内径が増加(漸増)する先端内周面183(第2の内周面)と、を含む。すなわち、ノズル11内に設けられる通路11aは、当該通路11aを構成する内周面が鉛直方向に沿って拡径するまたは縮径する構成でもよい。この場合でも、通路11aは、軸心が直線状に延在していることになる。 The ejection cylinder 15 has an inner circumferential surface 18 on the inside that constitutes the ejection hole 15a. The inner circumferential surface 18 includes a base-end inner circumferential surface 181 whose inner diameter gradually decreases from the base-end opening 15c toward the tip, a barrel inner circumferential surface 182 (first inner circumferential surface) that is continuous with the base-end inner circumferential surface 181 and has a constant inner diameter in the axial direction, and a tip inner circumferential surface 183 (second inner circumferential surface) that is continuous with the barrel inner circumferential surface 182 and has an inner diameter that gradually increases toward the tip. In other words, the passage 11a provided within the nozzle 11 may be configured so that the inner circumferential surface that constitutes the passage 11a expands or contracts in diameter along the vertical direction. Even in this case, the axis of the passage 11a will still extend linearly.
基端内周面181は、基端において基端開口15cを形成している。基端内周面181は、先端方向に向かって小径となるテーパ形状を呈していることで、噴出用孔部15aを徐々に細くしている。基端内周面181の軸方向長さは、フランジ16の軸方向長さ(厚み)よりも長い。 The base end inner circumferential surface 181 forms the base end opening 15c at the base end. The base end inner circumferential surface 181 has a tapered shape that decreases in diameter toward the tip, gradually narrowing the ejection hole portion 15a. The axial length of the base end inner circumferential surface 181 is longer than the axial length (thickness) of the flange 16.
胴部内周面182は、基端内周面181の先端に連なる基端を有し、この基端から軸方向に沿って一定の内径φib(直径)で延在している。この胴部内周面182の内径φibは、ノズル本体12の本体孔部12aの内径(=基端開口15cの内径φia)よりも小さい。この胴部内周面182の内径φibは、直線状に延在する通路11aにおいて最小径の部位を形成している。すなわち、噴出用筒体15は、基端内周面181および胴部内周面182により、溶射用粉末R1およびArガスの流速を速くすることができる。例えば、胴部内周面182の内径φibは、本体孔部12aの内径の2/3~9/10の割合に設定されるとよい。胴部内周面182の内径φibの寸法としては、例えば、2mm~4mmの範囲であるとよく、本実施形態では3mmとしている。 The barrel inner circumferential surface 182 has a base end that connects to the tip of the base-end inner circumferential surface 181 and extends axially from this base end with a constant inner diameter φib (diameter). The inner diameter φib of the barrel inner circumferential surface 182 is smaller than the inner diameter of the main body bore 12a of the nozzle body 12 (= the inner diameter φia of the base-end opening 15c). The inner diameter φib of the barrel inner circumferential surface 182 forms the smallest diameter portion of the linearly extending passage 11a. In other words, the base-end inner circumferential surface 181 and the barrel inner circumferential surface 182 of the ejection cylinder 15 can increase the flow rate of the thermal spray powder R1 and Ar gas. For example, the inner diameter φib of the barrel inner circumferential surface 182 may be set to a ratio of 2/3 to 9/10 of the inner diameter of the main body bore 12a. The inner diameter φib of the barrel inner circumferential surface 182 may be, for example, in the range of 2 mm to 4 mm, and in this embodiment is 3 mm.
胴部内周面182の軸方向長さは、基端内周面181の軸方向長さや先端内周面183の軸方向長さよりも長い。胴部内周面182の軸方向長さは、例えば、噴出用筒体15の軸方向長さLに対して1/2~4/5の割合に設定されるとよい。胴部内周面182の基端の軸方向位置と、胴部外周面171の基端(フランジ16との境界)の軸方向位置とは、一致していなくてもよく、一致していてもよい。 The axial length of the barrel inner circumferential surface 182 is longer than the axial length of the base end inner circumferential surface 181 and the axial length of the tip inner circumferential surface 183. The axial length of the barrel inner circumferential surface 182 may be set, for example, at a ratio of 1/2 to 4/5 of the axial length L of the ejection cylinder 15. The axial position of the base end of the barrel inner circumferential surface 182 and the axial position of the base end of the barrel outer circumferential surface 171 (the boundary with the flange 16) may or may not coincide.
先端内周面183は、胴部内周面182の先端(噴出口15b側の端)に連なる基端を有し、この基端から先端方向に向かって大径となるテーパ形状を呈していることで、噴出用孔部15aを広げている。そして、先端内周面183は、噴出用筒体15の最先端の縁によって噴出口15bを形成している(以下、噴出口15bを形成している縁を噴出口形成縁183fという)。すなわち、ノズル11は、噴出用筒体15の最先端に噴出口15bを有し、通路11a(本体孔部12a、噴出用孔部15a)がこの噴出口15bに連通している。 The tip inner circumferential surface 183 has a base end that connects to the tip of the body inner circumferential surface 182 (the end on the ejection port 15b side), and tapers from this base end toward the tip, widening the ejection port 15a. The tip inner circumferential surface 183 forms the ejection port 15b with the edge at the very tip of the ejection cylinder 15 (hereinafter, the edge forming the ejection port 15b is referred to as the ejection port forming edge 183f). In other words, the nozzle 11 has the ejection port 15b at the very tip of the ejection cylinder 15, and the passage 11a (main body hole 12a, ejection port 15a) communicates with this ejection port 15b.
噴出口形成縁183f(噴出口15b)の内径φicは、通路11aの一部を構成している胴部内周面182の内径φibよりも大きい。したがって、噴出口15bの奥側かつ近傍の胴部内周面182に対して、ノズル11の噴出口15bが拡大している。これにより噴出口形成縁183f付近の肉厚が薄くなる。例えば、噴出口15bの内径icは、内径φibに対して1.1~1.5倍に設定されるとよい。また、噴出口15bの内径φicは、ノズル本体12の本体孔部12aの内径φia以上に設定される。噴出口15bの内径φicの寸法としては、例えば、2.2mm~5mmの範囲であるとよく、本実施形態では3.6mmとしている。上記したように、噴出用筒体15の先端の外径が4mmであるため、噴出用筒体15の先端は、0.2mm幅のリング状の端面を有するようになる。 The inner diameter φic of the nozzle-forming edge 183f (spout 15b) is larger than the inner diameter φib of the barrel inner circumferential surface 182, which forms part of the passage 11a. Therefore, the nozzle 11's nozzle 15b is enlarged relative to the barrel inner circumferential surface 182 near and behind the nozzle 15b. This results in a thinner wall near the nozzle-forming edge 183f. For example, the inner diameter ic of the nozzle 15b may be set to 1.1 to 1.5 times the inner diameter φib. Furthermore, the inner diameter φic of the nozzle 15b is set to be equal to or greater than the inner diameter φia of the main body bore 12a of the nozzle body 12. The inner diameter φic of the nozzle 15b may be, for example, in the range of 2.2 mm to 5 mm, and is set to 3.6 mm in this embodiment. As mentioned above, the outer diameter of the tip of the ejection cylinder 15 is 4 mm, so the tip of the ejection cylinder 15 has a ring-shaped end surface with a width of 0.2 mm.
先端内周面183の軸方向長さは、特に限定されず、例えば、噴出用筒体15の軸方向長さLに対して1/10~1/2の割合に設定される。すなわち、先端内周面183の基端位置は、噴出用筒体15の軸方向中間位置から先端までの範囲とすることで、先端内周面183を長くしすぎることによる、Arガスの流れの変化を抑制することができる。また、先端内周面183の基端位置は、噴出口15bから噴出用筒体15の軸方向長さLの1/10以上離れることで、噴出用筒体15の先端側肉部19aが薄肉になる範囲を確保できる。なお、先端内周面183の基端の軸方向位置と、先端外周面172の基端の軸方向位置とは、一致していなくてもよく、一致していてもよい。 The axial length of the tip inner circumferential surface 183 is not particularly limited and is set, for example, to a ratio of 1/10 to 1/2 of the axial length L of the ejection cylinder 15. In other words, by setting the base end position of the tip inner circumferential surface 183 in the range from the axial middle position of the ejection cylinder 15 to the tip, changes in the flow of Ar gas caused by making the tip inner circumferential surface 183 too long can be suppressed. Furthermore, by setting the base end position of the tip inner circumferential surface 183 away from the ejection port 15b by more than 1/10 of the axial length L of the ejection cylinder 15, a range in which the tip-side wall portion 19a of the ejection cylinder 15 is thin can be ensured. Note that the axial position of the base end of the tip inner circumferential surface 183 and the axial position of the base end of the tip outer circumferential surface 172 do not have to coincide, but may coincide.
胴部内周面182の延在方向に対する先端内周面183の傾斜角θ(テーパ角)は、先端内周面183の軸方向長さや噴出口15bの内径φicにもよるが、例えば、1°~45°の範囲に設定される。 The inclination angle θ (taper angle) of the tip inner circumferential surface 183 relative to the extension direction of the body inner circumferential surface 182 depends on the axial length of the tip inner circumferential surface 183 and the inner diameter φic of the nozzle 15b, but is set, for example, in the range of 1° to 45°.
噴出用筒体15の先端は、内径φibより大きな内径φicの噴出口15bを有することで、噴出用孔部15aを径方向外側に広げ、先端内周面183への溶射用粉末R1の付着を抑制する。また大きな内径φicの噴出口15bにより、先端外周面172と先端内周面183との間における噴出用筒体15の先端側肉部19aの肉厚が、胴部外周面171と胴部内周面182との間における胴部側肉厚19bの肉厚に対して大幅に薄くなる。このため、噴出用筒体15の先端は、プラズマの熱により温度が上昇し易くなる。 The tip of the ejection cylinder 15 has an ejection port 15b with an inner diameter φic larger than the inner diameter φib, which widens the ejection hole 15a radially outward and suppresses adhesion of the thermal spray powder R1 to the tip inner circumferential surface 183. Furthermore, due to the large inner diameter φic of the ejection port 15b, the thickness of the tip side wall portion 19a of the ejection cylinder 15 between the tip outer circumferential surface 172 and the tip inner circumferential surface 183 is significantly thinner than the thickness of the barrel side wall portion 19b between the barrel outer circumferential surface 171 and the barrel inner circumferential surface 182. This makes it easier for the temperature of the tip of the ejection cylinder 15 to rise due to the heat of the plasma.
また、電極構造80の一方である金属ブロック35は、径方向外側の外周部が筐体部30に固定されることで、上記したように、ジェット用通路35aを生成空間30aに配置している。金属ブロック35のジェット用通路35aを構成する通路内周面36の基端側は、先端方向(プラズマジェットPの噴出方向)に沿って減少(漸減)するテーパ面361に形成されている。また、テーパ面361の基端は、丸角362に形成され、金属ブロック35の基端面37に連なっている。 The metal block 35, one of the electrode structures 80, has its radially outer peripheral portion fixed to the housing 30, thereby locating the jet passage 35a in the generation space 30a, as described above. The base end of the passage inner surface 36 that constitutes the jet passage 35a of the metal block 35 is formed into a tapered surface 361 that decreases (gradually decreases) in the tip direction (the direction in which the plasma jet P is ejected). The base end of the tapered surface 361 is formed into a rounded corner 362 and is continuous with the base end surface 37 of the metal block 35.
電極構造80は、噴出用筒体15と、金属ブロック35とを互いに近接配置していることで、その間の間隙80aに放電を生じさせる。具体的には、噴出用筒体15の先端(噴出口15b)は、金属ブロック35の基端面37よりも先端に位置していることで、金属ブロック35の内側のジェット用通路35aに入り込んでいる。換言すれば、電極構造80の軸方向に沿った断面視で、カソード電極52の噴出口15bとアノード電極53とは、相互にオーバラップしている(重なり合っている)。特に、本実施形態に係る噴出用筒体15は、先端外周面172および先端内周面183の全体が金属ブロック35の基端面37よりも先端に位置している。これにより、噴出用筒体15の先端と金属ブロック35の基端との間の放電によりArガスのプラズマを生じさせることができる。なお、電極構造80は、金属ブロック35の基端面37よりも基端側に、噴出用筒体15の先端を配置してもよい(アノード電極53に対してカソード電極52をオーバラップさせない構造でもよい)。 The electrode structure 80 positions the ejection cylinder 15 and the metal block 35 in close proximity to each other, generating a discharge in the gap 80a between them. Specifically, the tip (ejection port 15b) of the ejection cylinder 15 is located further forward than the base end face 37 of the metal block 35, thereby extending into the jet passage 35a inside the metal block 35. In other words, in a cross-sectional view along the axial direction of the electrode structure 80, the ejection port 15b of the cathode electrode 52 and the anode electrode 53 overlap each other. In particular, the entire tip outer peripheral surface 172 and tip inner peripheral surface 183 of the ejection cylinder 15 according to this embodiment are located further forward than the base end face 37 of the metal block 35. This allows for the generation of Ar gas plasma by discharge between the tip of the ejection cylinder 15 and the base end of the metal block 35. In addition, the electrode structure 80 may be configured so that the tip of the ejection cylinder 15 is positioned closer to the base end than the base end surface 37 of the metal block 35 (the cathode electrode 52 may not overlap the anode electrode 53).
噴出用筒体15と金属ブロック35との間隙80aは、電極構造80においてプラズマを発生させる空間となる。間隙80aの間隔D(先端外周面172と通路内周面36間の最小距離)は、電極構造80の形状にもよるが、例えば、1.0mm~3.0mmの範囲に設定されるとよく、本実施形態では、1.02mmとしている。間隔Dが1.0mm未満であると、金属ブロック35が削れる等してプラズマが安定しない場合があり、また間隔Dが3.0mmを超えると、プラズマの放電位置が不安定となる場合がある。 The gap 80a between the ejection cylinder 15 and the metal block 35 is the space in which plasma is generated in the electrode structure 80. The distance D of the gap 80a (the minimum distance between the tip outer surface 172 and the passage inner surface 36) depends on the shape of the electrode structure 80, but is preferably set in the range of 1.0 mm to 3.0 mm, for example, and is set to 1.02 mm in this embodiment. If the distance D is less than 1.0 mm, the metal block 35 may be scraped, causing the plasma to become unstable. If the distance D exceeds 3.0 mm, the plasma discharge position may become unstable.
本実施形態に係るプラズマ溶射装置1は、基本的には以上のように構成され、以下その作用効果について説明する。 The plasma spraying device 1 according to this embodiment is basically configured as described above, and its effects will be explained below.
図3は、ノズル11の周辺示す説明図である。図3に示すように、プラズマ溶射装置1は、制御部70の制御下に、ノズル11内の通路11aに対して、フィーダ20により溶射用粉末R1を供給しつつ、ガス供給部40によりArガス(プラズマ生成ガス)を供給する。また、プラズマ溶射装置1は、ガス供給部40からガス流路32を介して生成空間30aにArガスを流出させることで、Arガスの旋回流を生成空間30aに形成する。 Figure 3 is an explanatory diagram showing the periphery of the nozzle 11. As shown in Figure 3, under the control of the control unit 70, the plasma spraying apparatus 1 supplies spray powder R1 to the passage 11a within the nozzle 11 using the feeder 20, while supplying Ar gas (plasma generating gas) using the gas supply unit 40. The plasma spraying apparatus 1 also forms a swirling flow of Ar gas in the generation space 30a by flowing Ar gas from the gas supply unit 40 through the gas flow path 32 into the generation space 30a.
さらに、プラズマ溶射装置1の制御部70は、直流電源51から噴出用筒体15(カソード電極52)および金属ブロック35(アノード電極53)に直流電力を印加する。その結果、噴出用筒体15と金属ブロック35の間の間隙80aに、プラズマが生成される。この際、Arガスの旋回流が流れることで、生成されたプラズマを基材Wに向かって垂直方向に噴射させることができる。制御部70は、冷却部60により筐体部30の冷媒流路67に冷媒を供給する。これにより、プラズマ溶射により昇温したノズル本体12および金属ブロック35が冷却される。その一方で、噴出用筒体15は、冷媒流路67から離れた位置にあるため、高い温度状態が維持される。 Furthermore, the control unit 70 of the plasma spraying device 1 applies DC power from the DC power supply 51 to the ejection cylinder 15 (cathode electrode 52) and the metal block 35 (anode electrode 53). As a result, plasma is generated in the gap 80a between the ejection cylinder 15 and the metal block 35. At this time, the swirling flow of Ar gas causes the generated plasma to be sprayed vertically toward the substrate W. The control unit 70 supplies refrigerant to the refrigerant flow path 67 of the housing unit 30 via the cooling unit 60. This cools the nozzle body 12 and metal block 35, which have been heated by plasma spraying. Meanwhile, the ejection cylinder 15 is maintained at a high temperature because it is located away from the refrigerant flow path 67.
ノズル11の通路11a内において、溶射用粉末R1は、Arガスの移動により運ばれて、ノズル本体12、噴出用筒体15の順に直線状に流通していく。噴出用筒体15の胴部内周面182では、噴出用孔部15aが狭まっていることにより、溶射用粉末R1およびArガスの流速が速くなる。これに対し、噴出用筒体15の先端内周面183では、噴出用孔部15aが噴出口15bに向かって広がっている。このテーパ形状の先端内周面183は、溶射用粉末R1が滞留する場所(例えば、角部)をなくして、噴出用筒体15から溶射用粉末R1を安定的に噴出させることができる。 In the passage 11a of the nozzle 11, the thermal spray powder R1 is carried by the movement of the Ar gas and flows linearly through the nozzle body 12 and the ejection cylinder 15 in that order. At the inner circumferential surface 182 of the body of the ejection cylinder 15, the ejection hole 15a is narrowed, increasing the flow rate of the thermal spray powder R1 and Ar gas. In contrast, at the inner circumferential surface 183 at the tip of the ejection cylinder 15, the ejection hole 15a widens toward the ejection port 15b. This tapered inner circumferential surface 183 at the tip eliminates areas where the thermal spray powder R1 can accumulate (e.g., corners), allowing the thermal spray powder R1 to be ejected stably from the ejection cylinder 15.
したがって、噴出用筒体15は、先端内周面183に対する溶射用粉末R1の付着を抑制して、溶射用粉末R1を円滑に噴出することができる。仮に溶射用粉末R1が噴出口形成縁183fに付着したとしても、噴出口15bの内径を広げた噴出口形成縁183fは、噴出用孔部15aの閉塞を回避できる。 As a result, the ejection cylinder 15 can suppress adhesion of the thermal spray powder R1 to the tip inner surface 183, allowing the thermal spray powder R1 to be ejected smoothly. Even if the thermal spray powder R1 adheres to the ejection port forming edge 183f, the ejection port forming edge 183f, which has an enlarged inner diameter of the ejection port 15b, can prevent clogging of the ejection hole portion 15a.
また、噴出用筒体15の先端側肉部19aは、先端外周面172および先端内周面183により薄肉となっていることで、プラズマにより容易に昇温し、例えば3000℃程度の高温となる。これにより、溶射用粉末R1が噴出用筒体15の先端に一層付着し難くなる。特に、先端内周面183により噴出用孔部15aの先端側が広がっていることで、通路11a側のArガスの流速が低下し、プラズマが噴出用孔部15aに入り込み易くなる。このため、噴出用筒体15の先端側肉部19aの温度が一層容易に上昇して、溶射用粉末R1の溶融が促進される効果が得られる。 Furthermore, because the tip-side wall portion 19a of the ejection cylinder 15 is thin-walled due to the tip outer peripheral surface 172 and tip inner peripheral surface 183, it is easily heated by the plasma, reaching a high temperature of, for example, approximately 3000°C. This makes it even more difficult for the thermal spray powder R1 to adhere to the tip of the ejection cylinder 15. In particular, because the tip side of the ejection hole portion 15a is widened by the tip inner peripheral surface 183, the flow rate of Ar gas on the passage 11a side decreases, making it easier for the plasma to enter the ejection hole portion 15a. As a result, the temperature of the tip-side wall portion 19a of the ejection cylinder 15 rises even more easily, which has the effect of promoting melting of the thermal spray powder R1.
噴出用筒体15を流通した溶射用粉末R1は、噴出口15bから噴出されつつ、プラズマの熱により溶融される。これにより、溶射用粉末R1は、プラズマジェットPとして金属ブロック35のジェット用通路35aを通過し、ジェット用通路35aの先端から基材Wの表面に向かって噴出されることで、基材Wの表面に溶射膜F1を形成する。プラズマジェットPには、溶射用粉末R1の付着に伴う塊が存在しないため、プラズマ溶射装置1は、溶射膜F1を精度よく形成することができる。 The thermal spray powder R1 that flows through the ejection cylinder 15 is melted by the heat of the plasma as it is ejected from the ejection port 15b. As a result, the thermal spray powder R1 passes through the jet passage 35a of the metal block 35 as a plasma jet P and is ejected from the tip of the jet passage 35a toward the surface of the substrate W, forming a thermal spray film F1 on the surface of the substrate W. Because the plasma jet P does not contain any clumps of the thermal spray powder R1, the plasma spraying device 1 can form the thermal spray film F1 with high precision.
図4は、プラズマ溶射の評価実験を行った際のノズルを例示する説明図であり、(a)は本実施形態に係る噴出用筒体15を適用した場合、(b)は、参考例に係る噴出用筒体90を適用した場合を示す。なお、参考例に係る噴出用筒体90は、図4(b)に示すように、噴出用筒体15のフランジ16および外周面17と同じフランジ91および外周面92を有する。したがって、噴出用筒体90と金属ブロック35との間隙80aの間隔Dは同一である。 Figure 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a nozzle used in an evaluation experiment of plasma spraying, where (a) shows the case where the ejection cylinder 15 according to this embodiment is applied, and (b) shows the case where the ejection cylinder 90 according to the reference example is applied. As shown in Figure 4(b), the ejection cylinder 90 according to the reference example has a flange 91 and outer peripheral surface 92 that are the same as the flange 16 and outer peripheral surface 17 of the ejection cylinder 15. Therefore, the distance D of the gap 80a between the ejection cylinder 90 and the metal block 35 is the same.
その一方で、噴出用孔部90aを形成している噴出用筒体90の内周面93は、噴出用筒体15の基端内周面181、胴部内周面182と同径の基端内周面931、胴部内周面932を有するが、胴部内周面932が噴出口90bまで延在している。換言すれば、噴出用筒体90は、噴出口90bの内径が胴部内周面932から一定のままとなっている。したがって、噴出用筒体90の先端側肉部94aは、噴出用筒体15の先端側肉部19aに比べて厚肉に形成されている。 On the other hand, the inner surface 93 of the ejection cylinder 90, which forms the ejection hole portion 90a, has a base end inner surface 931 and a barrel inner surface 932 that are the same diameter as the base end inner surface 181 and barrel inner surface 182 of the ejection cylinder 15, but the barrel inner surface 932 extends to the ejection port 90b. In other words, the inner diameter of the ejection port 90b of the ejection cylinder 90 remains constant from the barrel inner surface 932. Therefore, the tip side wall portion 94a of the ejection cylinder 90 is formed thicker than the tip side wall portion 19a of the ejection cylinder 15.
評価実験では、噴出用筒体15および噴出用筒体90の各々について、同じ評価機を用いると共に、同じプロセス条件でプラズマ溶射を行っている。プロセス条件では、プラズマ溶射装置1を収容した処理容器内の圧力を20[kPa]とし、直流電源51が供給する電流を400[A]とし、ガス供給部40によるArガスの流量を8/18[sLm]としている。また、評価実験で使用する溶射用粉末R1は、フッ化イットリウム(YF3)と酸化イットリウム(Y2O3)の混合粉を適用し、溶射用粉末R1の目標供給量を0.3[g/min]に設定している。評価実験におけるプラズマ溶射の実施期間は、60分である。 In the evaluation experiments, the same evaluation machine was used for each of the ejection cylinder 15 and the ejection cylinder 90, and plasma spraying was performed under the same process conditions. The process conditions were: the pressure in the processing vessel housing the plasma spraying apparatus 1 was 20 kPa, the current supplied by the DC power supply 51 was 400 A, and the flow rate of Ar gas from the gas supply unit 40 was 8/18 sLm. The spray powder R1 used in the evaluation experiments was a mixed powder of yttrium fluoride ( YF3 ) and yttrium oxide ( Y2O3 ), and the target supply rate of the spray powder R1 was set to 0.3 g/min. The plasma spraying duration in the evaluation experiments was 60 minutes.
図4(b)に示す参考例に係る噴出用筒体90は、プラズマ溶射後に、噴出用筒体90の重量が0.0318g増加していた。つまり、噴出用筒体90に対して溶射用粉末R1が付着していると言える。 The weight of the ejection cylinder 90 according to the reference example shown in Figure 4(b) increased by 0.0318 g after plasma spraying. In other words, it can be said that the spray powder R1 adhered to the ejection cylinder 90.
これに対し、図4(a)に示す本実施形態に係る噴出用筒体15は、プラズマ溶射後に、噴出用筒体15の重量が0.0054g減少していた。つまり、噴出用筒体15に溶射用粉末R1が殆ど付着していないと言える。噴出用筒体15に生じている重量の減少は、プラズマによる噴出用筒体15の削れと推定される。なお、噴出用筒体15を適用した場合と噴出用筒体90を適用した場合とで、プラズマ溶射の成膜レートおよび供給レートについては、略同一の結果であった。したがって、本実施形態に係る噴出用筒体15でも、参考例に係る噴出用筒体90と同じ速度で成膜を実施できることが確認できた。 In contrast, the weight of the ejection cylinder 15 according to this embodiment shown in Figure 4(a) decreased by 0.0054 g after plasma spraying. In other words, it can be said that almost no thermal spray powder R1 adhered to the ejection cylinder 15. The weight loss of the ejection cylinder 15 is presumed to be due to abrasion of the ejection cylinder 15 by the plasma. The plasma spray deposition rate and supply rate were approximately the same when the ejection cylinder 15 was used and when the ejection cylinder 90 was used. Therefore, it was confirmed that the ejection cylinder 15 according to this embodiment can also perform deposition at the same speed as the ejection cylinder 90 according to the reference example.
図5は、プラズマ溶射の評価実験におけるフィーダ圧力の推移を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸はフィーダ圧力である。フィーダ圧力は、ノズル11の通路11aからフィーダ20にかかる圧力(陰圧)である。なお、図5のグラフにおける時点taは、フィーダ20に溶射用粉末R1を補給したタイミングとなっている。 Figure 5 is a graph showing the change in feeder pressure during a plasma spraying evaluation experiment, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing feeder pressure. The feeder pressure is the pressure (negative pressure) applied to the feeder 20 from the passage 11a of the nozzle 11. Note that the time ta in the graph of Figure 5 is the timing when the feeder 20 is replenished with thermal spray powder R1.
図5に示すように、参考例に係る噴出用筒体90のフィーダ圧力(図5の二点鎖線参照)は、プラズマ溶射の開始から20分が経過した頃からフィーダ圧力が上昇している。すなわち、噴出用筒体90の噴出用孔部90aの閉塞が生じている。また噴出用筒体90のフィーダ圧力は、30分経過以降に特に上昇し続けており、噴出用孔部90aの閉塞が進行していることが分かる。 As shown in Figure 5, the feeder pressure of the ejection cylinder 90 in the reference example (see the two-dot chain line in Figure 5) begins to rise approximately 20 minutes after the start of plasma spraying. In other words, the ejection holes 90a of the ejection cylinder 90 are becoming clogged. Furthermore, the feeder pressure of the ejection cylinder 90 continues to rise especially after 30 minutes have passed, indicating that the ejection holes 90a are becoming increasingly clogged.
これに対し、本実施形態に係る噴出用筒体15のフィーダ圧力(図5の実線参照)は、時間経過しても殆ど上昇することがない。したがって、プラズマ溶射を継続しても、噴出用筒体15の噴出用孔部15aに閉塞が生じないことが分かる。 In contrast, the feeder pressure of the ejection cylinder 15 according to this embodiment (see the solid line in Figure 5) hardly increases over time. Therefore, it can be seen that the ejection holes 15a of the ejection cylinder 15 do not become clogged even if plasma spraying is continued.
なお、本開示に係るプラズマ溶射装置1のノズル11(噴出用筒体15)は、種々の変形例をとり得る。以下、図6(a)、図6(b)を参照して、噴出用筒体15の変形例について説明する。 The nozzle 11 (ejection cylinder 15) of the plasma spraying device 1 according to the present disclosure can be modified in various ways. Below, modified examples of the ejection cylinder 15 are described with reference to Figures 6(a) and 6(b).
図6(a)に示す第1変形例に係る噴出用筒体15Aの内周面18Aは、胴部内周面182に対して先端内周面183Aが径方向外側に広がっているが、この先端内周面183Aは、一定の内径φicで噴出口15bまで延在した(非テーパ)形状となっている。つまり、先端内周面183Aは、段差端面184を介して胴部内周面182に連なっている。このような先端内周面183Aを有する構成でも、噴出用筒体15Aは、噴出用孔部15aの先端の内径φicを広げて、先端側肉部19aを薄肉とすることが可能となる。よって、噴出用筒体15Aは、上記の噴出用筒体15と同様の効果を得ることできる。 The inner circumferential surface 18A of the ejection cylinder 15A according to the first modified example shown in FIG. 6(a) has a tip inner circumferential surface 183A that extends radially outward relative to the body inner circumferential surface 182. However, this tip inner circumferential surface 183A has a constant inner diameter φic that extends to the ejection port 15b (non-tapered). In other words, the tip inner circumferential surface 183A is continuous with the body inner circumferential surface 182 via a stepped end surface 184. Even with this configuration having a tip inner circumferential surface 183A, the ejection cylinder 15A can widen the inner diameter φic at the tip of the ejection hole portion 15a, thereby thinning the tip-side wall portion 19a. Therefore, the ejection cylinder 15A can achieve the same effects as the above-described ejection cylinder 15.
図6(b)に示す第2変形例に係る噴出用筒体15Bの内周面18Bは、軸方向に沿った断面視で、径方向外側に円弧状に広がる形状の先端内周面183Bを有する。このような先端内周面183Bを有する構成でも、噴出用筒体15Bは、先端側肉部19aを薄肉として、上記の噴出用筒体15と同様の効果を得ることできる。 The inner circumferential surface 18B of the ejection cylinder 15B according to the second modified example shown in Figure 6(b) has a tip inner circumferential surface 183B that extends radially outward in an arc shape when viewed in cross section along the axial direction. Even with a configuration having such a tip inner circumferential surface 183B, the ejection cylinder 15B can achieve the same effect as the above-described ejection cylinder 15 by making the tip side wall portion 19a thin-walled.
以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。 The technical concepts and effects of the present disclosure described in the above embodiments are described below.
本開示の一態様は、プラズマ溶射装置1であって、筒状のノズル本体12と、ノズル本体12の先端に着脱可能に設けられ、ノズル本体12の中心軸と共通する軸を有する第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)と、第1電極の外側に設けられ、ノズル本体12の中心軸と共通する軸を有する第2電極(金属ブロック35)と、を備え、ノズル本体12および第1電極は、ガスおよび粉末を流通可能な連続する通路11aを有し、第1電極は、通路11aに連通してガスおよび粉末を噴出可能な噴出口15bを有し、噴出口15bの内径φicが通路11aの内径φibよりも大きく、第1電極と第2電極との間においてガスのプラズマを生成し、噴出口15bから噴射された粉末をプラズマにより溶融させるように構成される。 One aspect of the present disclosure is a plasma spraying device (1) comprising a cylindrical nozzle body (12), a first electrode (ejection cylinder (15, 15A, 15B) detachably mounted to the tip of the nozzle body (12) and having a common axis with the central axis of the nozzle body (12), and a second electrode (metal block (35)) mounted outside the first electrode and having a common axis with the central axis of the nozzle body (12). The nozzle body (12) and the first electrode have a continuous passage (11a) through which gas and powder can flow, and the first electrode has an ejection port (15b) that communicates with the passage (11a) and can eject the gas and powder. The inner diameter (φic) of the ejection port (15b) is larger than the inner diameter (φib) of the passage (11a). A gas plasma is generated between the first electrode and the second electrode, and the powder ejected from the ejection port (15b) is melted by the plasma.
上記によれば、プラズマ溶射装置1は、噴出口15bの内径φicが通路11aの内径φibよりも大きいことで、先端内周面183に対して溶射用粉末R1が溜まり難くなり、噴出口15bから溶射用粉末R1を安定的に噴出できる。特に、噴出口15bの内径φicが大きいことで、第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)の先端が薄肉となって昇温し易くなるため、溶射用粉末R1の付着を一層抑制できる。その結果、プラズマ溶射装置1は、第1電極のメンテナンスや交換の機会を低減することが可能となり、結果的に生産性を高めることができる。 As described above, in the plasma spraying device 1, the inner diameter φic of the nozzle 15b is larger than the inner diameter φib of the passage 11a, making it difficult for the spray powder R1 to accumulate on the tip inner surface 183, and allowing the spray powder R1 to be stably sprayed from the nozzle 15b. In particular, the large inner diameter φic of the nozzle 15b makes the tip of the first electrode (spraying cylinder 15, 15A, 15B) thin-walled and more easily heated, further suppressing adhesion of the spray powder R1. As a result, the plasma spraying device 1 can reduce the frequency of maintenance and replacement of the first electrode, ultimately increasing productivity.
また、第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)は、当該第1電極の軸方向と平行に延在する第1の内周面(胴部内周面182)と、第1の内周面の噴出口15b側の端から噴出口15bに向かって内径が径方向外側に増加する第2の内周面(先端内周面183)と、を有する。これにより、プラズマ溶射装置1は、溶射用粉末R1およびガスに乱流が生じることを抑えつつ、先端内周面183に対する溶射用粉末R1の付着を抑制できる。 The first electrode (ejection cylinder 15, 15A, 15B) has a first inner circumferential surface (body inner circumferential surface 182) that extends parallel to the axial direction of the first electrode, and a second inner circumferential surface (tip inner circumferential surface 183) whose inner diameter increases radially outward from the end of the first inner circumferential surface on the ejection port 15b side toward the ejection port 15b. This allows the plasma spraying device 1 to suppress adhesion of the spraying powder R1 to the tip inner circumferential surface 183 while suppressing turbulence in the spraying powder R1 and gas.
また、第2の内周面(先端内周面183)は、第1の内周面(胴部内周面182)の噴出口15b側の端から噴出口15bに向かって内径が径方向外側に漸増するテーパ形状を有する。これにより、プラズマ溶射装置1は、溶射用粉末R1を一層スムーズに噴射できる。 The second inner peripheral surface (tip inner peripheral surface 183) also has a tapered shape in which the inner diameter gradually increases radially outward from the end of the first inner peripheral surface (body inner peripheral surface 182) on the nozzle 15b side toward the nozzle 15b. This allows the plasma spraying device 1 to spray the thermal spray powder R1 even more smoothly.
また、第1の内周面(胴部内周面182)に対する第2の内周面(先端内周面183)の傾斜角θは、1°~45°の範囲に設定される。これにより、プラズマ溶射装置1は、先端内周面183の形成範囲を充分に確保して、プラズマにより第1電極(ノズル11)の先端を安定的に昇温させることができる。 In addition, the inclination angle θ of the second inner circumferential surface (tip inner circumferential surface 183) relative to the first inner circumferential surface (body inner circumferential surface 182) is set in the range of 1° to 45°. This allows the plasma spraying device 1 to ensure a sufficient area for forming the tip inner circumferential surface 183, allowing the plasma to stably heat the tip of the first electrode (nozzle 11).
また、第2の内周面(先端内周面183)の軸方向長さは、第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)の軸方向長さの1/2以下である。これにより、プラズマ溶射装置1は、噴出用筒体15に対する溶射用粉末R1の付着を充分に抑制できる。 In addition, the axial length of the second inner peripheral surface (tip inner peripheral surface 183) is less than half the axial length of the first electrode (ejection cylinder 15, 15A, 15B). This allows the plasma spraying device 1 to sufficiently suppress adhesion of the spraying powder R1 to the ejection cylinder 15.
また、第1の内周面(胴部内周面182)により形成される通路11aの内径φibは、ノズル本体12の通路11aを構成する内周面の内径φiaよりも小さい。これにより、プラズマ溶射装置1は、第1の内周面において溶射用粉末R1およびガスの流速を上げることができる。 Furthermore, the inner diameter φib of the passage 11a formed by the first inner circumferential surface (body inner circumferential surface 182) is smaller than the inner diameter φia of the inner circumferential surface that constitutes the passage 11a of the nozzle body 12. This allows the plasma spraying device 1 to increase the flow rate of the spray powder R1 and gas at the first inner circumferential surface.
また、噴出口15bの内径φicは、第1の内周面(胴部内周面182)により形成される通路11aの内径φibに対して1.1倍~2倍の範囲に設定されている。これにより、第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)の噴出口15bが充分に広がって、プラズマ溶射によって溶融した溶射用粉末R1が噴出口15bを閉塞することを回避できる。 The inner diameter φic of the spray nozzle 15b is set to a range of 1.1 to 2 times the inner diameter φib of the passage 11a formed by the first inner circumferential surface (body inner circumferential surface 182). This ensures that the spray nozzle 15b of the first electrode (spray cylinder 15, 15A, 15B) is sufficiently wide, preventing the spray powder R1 melted by plasma spraying from clogging the spray nozzle 15b.
また、第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)は、カソード電極52であり、第2電極(金属ブロック35)は、アノード電極53である。これにより、プラズマ溶射装置1は、第1電極と第2電極との間にプラズマを発生させることができる。 The first electrode (ejection cylinder 15, 15A, 15B) is a cathode electrode 52, and the second electrode (metal block 35) is an anode electrode 53. This allows the plasma spraying device 1 to generate plasma between the first and second electrodes.
また、第1電極(噴出用筒体15、15A、15B)は、噴出口15bに向かって外径が径方向内側に減少する外周面(先端外周面172)を有する。これにより、プラズマ溶射装置1は、第1電極の先端を一層薄肉にすることが可能となり、昇温を促進できる。 In addition, the first electrode (ejection cylinder 15, 15A, 15B) has an outer peripheral surface (tip outer peripheral surface 172) whose outer diameter decreases radially inward toward the ejection port 15b. This allows the plasma spraying device 1 to make the tip of the first electrode even thinner, accelerating temperature rise.
また、外周面(先端外周面172)は、噴出口15bに向かって外径が径方向内側に漸減するテーパ形状を有する。これにより、第1電極と第2電極の間に生じたプラズマが、第1電極の噴出口15b側にスムーズに移動できる。 In addition, the outer peripheral surface (tip outer peripheral surface 172) has a tapered shape in which the outer diameter gradually decreases radially inward toward the nozzle 15b. This allows the plasma generated between the first and second electrodes to move smoothly toward the nozzle 15b of the first electrode.
また、第2電極(金属ブロック35)は、噴出口15bから噴出した粉末が通過する空間(ジェット用通路35a)を有し、第1電極(ノズル11)の噴出口15bと第2電極とは、相互にオーバラップしている。これにより、プラズマ溶射装置1は、第1電極と第2電極を一層近づけることができ、プラズマの発生位置を適切にコントロールすることが可能となる。 The second electrode (metal block 35) also has a space (jet passage 35a) through which the powder ejected from the nozzle 15b passes, and the nozzle 15b of the first electrode (nozzle 11) and the second electrode overlap. This allows the plasma spraying device 1 to bring the first and second electrodes closer together, making it possible to appropriately control the position where the plasma is generated.
今回開示された実施形態に係るプラズマ溶射装置は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 The plasma spraying apparatus according to the embodiments disclosed herein is illustrative in all respects and not limiting. The embodiments may be modified and improved in various ways without departing from the spirit and scope of the appended claims. The features described in the above multiple embodiments may be configured differently and may be combined within the scope of the accompanying claims.
1 プラズマ溶射装置
11 ノズル
11a 通路
12 ノズル本体
15、15A、15B 噴出用筒体
15b 噴出口
172 先端外周面
182 胴部内周面
183、183A、183B 先端内周面
19a 先端側肉部
35 金属ブロック
35a ジェット用通路
52 カソード電極
53 アノード電極
80 電極構造
R1 溶射用粉末
1 Plasma spraying device 11 Nozzle 11a Passage 12 Nozzle body 15, 15A, 15B Jet cylinder 15b Jet port 172 Tip outer peripheral surface 182 Body inner peripheral surface 183, 183A, 183B Tip inner peripheral surface 19a Tip side wall portion 35 Metal block 35a Jet passage 52 Cathode electrode 53 Anode electrode 80 Electrode structure R1 Spray powder
Claims (8)
筒状のノズル本体と、
前記ノズル本体の先端に着脱可能に設けられ、前記ノズル本体の中心軸と共通する軸を有する筒状の第1電極と、
前記第1電極の外側に設けられ、前記ノズル本体の中心軸と共通する軸を有する第2電極と、を備え、
前記ノズル本体および前記第1電極は、ガスおよび粉末を流通可能な連続する通路を有し、前記第1電極は、前記通路に連通して前記ガスおよび前記粉末を噴出可能な噴出口を有し、
前記ノズル本体の先端に設置される前記第1電極の先端の外径は、前記第1電極の軸方向に沿って一定の外径で延在している前記第1電極の胴部外周面の外径よりも小さく、
前記第1電極の最先端の縁によって噴出口を形成している噴出口形成縁の内径が、当該噴出口形成縁よりも基端側で前記第1電極の前記通路の少なくとも一部を構成している胴部内周面の内径よりも大きく、
前記第1電極と前記第2電極との間において前記ガスのプラズマを生成し、前記噴出口から噴射された前記粉末を前記プラズマにより溶融させるように構成され、
前記第1電極は、基端開口から先端方向に向かって内径が漸減する基端内周面を有し、かつ前記第1電極の前記胴部内周面は、前記基端内周面から軸方向に沿って一定の内径で延在し、かつ前記ノズル本体の前記通路の少なくとも一部を構成している内周面の内径よりも小さな内径を有する、
プラズマ溶射装置。 A plasma spraying apparatus comprising:
A cylindrical nozzle body;
a cylindrical first electrode detachably provided at the tip of the nozzle body and having an axis common with the central axis of the nozzle body;
a second electrode provided outside the first electrode and having an axis common with a central axis of the nozzle body,
the nozzle body and the first electrode have a continuous passage through which gas and powder can flow, and the first electrode has an ejection port that communicates with the passage and is capable of ejecting the gas and the powder,
an outer diameter of a tip of the first electrode installed at the tip of the nozzle body is smaller than an outer diameter of an outer peripheral surface of a body portion of the first electrode, the outer diameter of the outer peripheral surface extending at a constant outer diameter along the axial direction of the first electrode;
an inner diameter of an ejection port forming edge that forms an ejection port by a distal end edge of the first electrode is larger than an inner diameter of an inner circumferential surface of a body portion that forms at least a part of the passage of the first electrode on a base end side of the ejection port forming edge ,
a plasma of the gas is generated between the first electrode and the second electrode, and the powder injected from the injection port is melted by the plasma ;
the first electrode has a base end inner circumferential surface whose inner diameter gradually decreases from a base end opening toward a tip end, and the barrel inner circumferential surface of the first electrode extends from the base end inner circumferential surface along the axial direction with a constant inner diameter, and has an inner diameter smaller than the inner diameter of an inner circumferential surface of the nozzle body that forms at least a part of the passage;
Plasma spraying equipment.
請求項1に記載のプラズマ溶射装置。 a tip inner circumferential surface extending from a tip of the body inner circumferential surface to the ejection port forming edge has a tapered shape in which an inner diameter gradually increases radially outward toward the ejection port forming edge ;
The plasma spray apparatus of claim 1 .
請求項2に記載のプラズマ溶射装置。 The inclination angle of the tip inner peripheral surface with respect to the extension direction of the trunk inner peripheral surface is set in the range of 1° to 45°.
The plasma spraying apparatus of claim 2 .
請求項2又は3に記載のプラズマ溶射装置。 the axial length of the tip inner circumferential surface is equal to or less than half the axial length of the first electrode;
4. The plasma spraying apparatus according to claim 2 or 3 .
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプラズマ溶射装置。 The inner diameter of the nozzle forming edge is set in the range of 1.1 to 2 times the inner diameter of the inner peripheral surface of the body portion .
The plasma spraying apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記第2電極は、アノード電極である、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプラズマ溶射装置。 the first electrode is a cathode electrode,
the second electrode is an anode electrode;
The plasma spraying apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプラズマ溶射装置。 an outer circumferential surface of the first electrode at a tip end thereof relative to the outer circumferential surface of the trunk portion has a tapered shape in which an outer diameter thereof gradually decreases radially inward toward the jet port;
The plasma spraying apparatus according to any one of claims 1 to 6 .
前記第1電極の前記噴出口と前記第2電極とは、電極構造の軸方向に沿った断面視で、相互にオーバラップしている、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプラズマ溶射装置。
the second electrode has a space through which the powder ejected from the ejection port passes,
the nozzle of the first electrode and the second electrode overlap each other in a cross-sectional view along the axial direction of the electrode structure ;
The plasma spraying apparatus according to any one of claims 1 to 7 .
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