JPH07110984B2 - How to spray tungsten carbide - Google Patents
How to spray tungsten carbideInfo
- Publication number
- JPH07110984B2 JPH07110984B2 JP3132071A JP13207191A JPH07110984B2 JP H07110984 B2 JPH07110984 B2 JP H07110984B2 JP 3132071 A JP3132071 A JP 3132071A JP 13207191 A JP13207191 A JP 13207191A JP H07110984 B2 JPH07110984 B2 JP H07110984B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- tungsten carbide
- arc
- spraying
- torch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 45
- 239000007921 spray Substances 0.000 title description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 35
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 61
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 4
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910021275 Co3 C Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 238000007718 adhesive strength test Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000010289 gas flame spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、圧延ローラの表面、
スラリ用の水車ライナ表面硬化などに広く適用されてい
るタングステンカーバイドの溶射方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a surface of a rolling roller,
The present invention relates to a method for thermal spraying of tungsten carbide which is widely applied to surface hardening of turbine wheel liners for slurries.
【0002】[0002]
【従来の技術】タングステンカ−バイド(WC−Co)
の溶射皮膜は粒子間結合力が良好で硬度もきわめて高い
ので、耐摩耗性、耐衝撃性に優れている。そのため、タ
ングステンカ−バイド(WC−Co)の溶射皮膜は耐摩
耗性を目的として使用される。この目的を達成するため
に次の点に留意した溶射が求められている。(1)結合
材であるコバルト(Co)が、溶融状態で母材表面に吹
き付けられること。(2)耐摩耗性を示すWCのW2 C
やWへの分解が抑制されていること。(3)緻密な溶射
皮膜を形成するためにタングステンカ−バイドが高速で
母材表面に吹き付けられること。2. Description of the Related Art Tungsten carbide (WC-Co)
The thermal sprayed coating of (1) has good interparticle bonding force and extremely high hardness, and therefore has excellent wear resistance and impact resistance. Therefore, the thermal spray coating of tungsten carbide (WC-Co) is used for the purpose of abrasion resistance. In order to achieve this purpose, thermal spraying is required with the following points in mind. (1) Cobalt (Co) that is a binder is sprayed on the surface of the base material in a molten state. (2) W2 C of WC showing wear resistance
Suppressing decomposition into W and W. (3) Tungsten carbide is sprayed onto the surface of the base material at high speed in order to form a dense sprayed coating.
【0003】これらの点を満たすために従来は超音速フ
レ−ム溶射法が主にタングステンカ−バイドの溶射に用
いられている。この超音速フレ−ム溶射法は爆発燃焼を
用いて溶射粒子を短時間で加速して高速度に達しめるこ
とを特徴とする方法であり、WCの分解も抑制され耐摩
耗性のある溶射皮膜が得られる。しかし、溶射ト−チの
噴出口にタングステンカ−バイドが付着するので、連続
運転時間が短く、また、溶射材料の母材への付着率、つ
まり溶射効率が低い。その上、爆発燃焼を利用するので
騒音が著しく高い。例えば、140〜160dB であ
る。そこで、このような問題を解決するため、新しいプ
ラズマ溶射法が求められている。In order to satisfy these points, the supersonic flame spraying method has hitherto been mainly used for spraying tungsten carbide. This supersonic flame spraying method is a method characterized in that explosive combustion is used to accelerate the sprayed particles in a short time to reach a high speed, and the WC decomposition is also suppressed and the sprayed coating has wear resistance. Is obtained. However, since the tungsten carbide adheres to the ejection port of the thermal spray torch, the continuous operation time is short and the rate of adhesion of the thermal spray material to the base material, that is, the thermal spray efficiency is low. In addition, noise is remarkably high due to the use of explosive combustion. For example, it is 140 to 160 dB. Therefore, in order to solve such a problem, a new plasma spraying method is required.
【0004】従来のプラズマ溶射法では、プラズマフレ
−ムの温度が高く、かつ、溶射距離、即ち溶射材料のプ
ラズマフレ−ムへの送給点から母材迄までの距離、が長
く、かつ、エンタルピが高いので、WCがW2 CやWに
分解しやすく超高速フレ−ム溶射法と比較してタングス
テンカ−バイドの溶射皮膜の耐摩耗性が劣っている。In the conventional plasma spraying method, the temperature of the plasma frame is high, and the spraying distance, that is, the distance from the feeding point of the sprayed material to the plasma frame to the base material is long, and Since the enthalpy is high, the WC easily decomposes into W2 C or W, and the wear resistance of the tungsten carbide sprayed coating is inferior to that of the ultra-high speed flame spraying method.
【0005】この発明は、従来のプラズマ溶射法による
タングステンカ−バイドの溶射皮膜が有する課題である
耐摩耗性を損なうWCの分解を防止し、かつ、従来の高
速フレ−ム溶射法が有する課題である短い連続運転時間
を長くすることの可能なタングステンカ−バイドのプラ
ズマ溶射法とその溶射法により得られるタングステンカ
−バイドの溶射皮膜を提供することを目的とする。The present invention prevents the decomposition of WC, which is a problem of the conventional spray coating of tungsten carbide by the plasma spraying method, which impairs the wear resistance, and has the problems of the conventional high-speed flame spraying method. It is an object of the present invention to provide a tungsten carbide plasma spraying method capable of prolonging the short continuous operation time and a tungsten carbide sprayed coating obtained by the spraying method.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、プラズマガ
スをアークにより加熱して得られるプラズマフレーム中
に、粉粒状のタングステンカーバイドを送給して溶融
し、その溶融滴を母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を
形成するタングステンカーバイドのプラズマ溶射方法に
おいて、前記アークが主トーチと副トーチ間に形成さ
れ、該アークの周りにプラズマガスの旋回流が形成され
るとともに前記プラズマフレームを0.5 〜1.8X104Kj/Kg
の低エンタルピにしたことを特徴とするタングステンカ
ーバイドの溶射方法、であり、また、プラズマガスをア
ークにより加熱して得られるプラズマフレーム中に、粉
粒状のタングステンカーバイドを送給して溶融し、その
溶融滴を母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成する
タングステンカーバイドのプラズマ溶射方法において、
前記アークが主トーチと副トーチ間に形成され、該アー
クの周りにプラズマガスの旋回流が形成されると共に前
記プラズマフレームを0.5 〜1.8X104 Kj/Kg の低エンタ
ルピにし、又、前記プラズマフレームにおける母材の直
前でプラズマが分離されることを特徴とするタングステ
ンカーバイドの溶射方法、である。According to the present invention, powdered tungsten carbide is fed and melted in a plasma flame obtained by heating a plasma gas by an arc, and the molten droplets are blown onto a base metal. In the plasma spraying method of tungsten carbide for forming a sprayed coating on a material surface, the arc is formed between a main torch and a sub-torch, a swirling flow of plasma gas is formed around the arc, and the plasma flame is 0.5 to 1.8X10 4 Kj / Kg
Is a method of thermal spraying tungsten carbide, which is characterized by having a low enthalpy, also, in the plasma flame obtained by heating the plasma gas by the arc, the powdered tungsten carbide is fed and melted, In the plasma spraying method of tungsten carbide forming a sprayed coating on the surface of the base material by spraying molten droplets on the base material,
The arc is formed between the main torch and the sub-torch, a swirling flow of plasma gas is formed around the arc, and the plasma flame has a low enthalpy of 0.5 to 1.8 × 10 4 Kj / Kg. The method for thermal spraying of tungsten carbide is characterized in that plasma is separated just before the base material in.
【0007】更に、主トーチと副トーチ間に形成される
アークの周りに、プラズマガスの旋回流を形成し、該ア
ークにより加熱して得られる0.5〜1.8×104K
j/Kgの低エンタルピのプラズマフレーム中に、粉粒
状のタングステンカーバイドを送給して溶融し、その溶
融滴を母材に吹き付けることによりタングステンカーバ
イドの溶射皮膜を形成することを特徴とするタングステ
ンカーバイドの溶射方法、であり、また、主トーチと副
トーチ間に形成されるアークの周りに、プラズマガスの
旋回流を形成し、該アークにより加熱して得られる0.
5〜1.8×104Kj/Kgの低エンタルピのプラズ
マフレーム中に、粉粒状のタングステンカーバイドを送
給して溶融し、該プラズマフレームにおける母材の直前
でプラズマを分離した後、その溶融滴を母材に吹き付け
ることによりタングステンカーバイドの溶射皮膜を形成
することを特徴とするタングステンカーバイドの溶射方
法、である。Furthermore, a swirling flow of plasma gas is formed around an arc formed between the main torch and the sub-torch, and the plasma gas is heated by the arc to obtain 0.5 to 1.8 × 10 4 K.
During low enthalpy of the plasma flame of j / Kg, and melted by feeding tungsten carbide particulate, tungsten Carver by spraying the molten droplets in the base material
Spraying methods tungsten carbide which is characterized that you form a thermal spray coating of id is, also, about the arc formed between the main torch and the auxiliary torch, to form a swirling flow of plasma gas, the arc Obtained by heating with.
Powdered tungsten carbide is fed and melted in a low enthalpy plasma flame of 5 to 1.8 × 10 4 Kj / Kg, and the plasma is separated immediately before the base metal in the plasma flame, and then the melting. A sprayed coating of tungsten carbide is formed by spraying drops onto the base material
Spraying side of tungsten carbide and said to Rukoto
Is the law .
【0008】[0008]
【作 用】主ト−チと副ト−チ間に形成されるア−クの
周りに、プラズマガスの旋回流を形成するので、所謂ピ
ンチ効果によりア−クを集束し、プラズマフレ−ムが層
流状態になくとも絞られて伸長し、高速のプラズマフレ
−ムとなる。そのため、長時間連続運転が可能となると
ともに高速の状態で、かつ、Coが溶融状態にあるタン
グステンカ−バイドを母材に衝突させ緻密な溶射皮膜を
得ることができる。また、プラズマフレ−ムが0.5〜
1.8X104Kj/kgの低エンタルピなので、WCの熱
分解を抑制することが出来るため、高品質のタングステ
ンカ−バイドの溶射皮膜を得ることが出来る。[Operation] Since a swirling flow of the plasma gas is formed around the arc formed between the main torch and the sub-torch, the arc is focused by the so-called pinch effect, and the plasma frame is formed. Even if it is not in the laminar flow state, it is squeezed and stretched to form a high speed plasma frame. Therefore, it becomes possible to continuously operate for a long time, and at the same time, it is possible to obtain a dense thermal spray coating by colliding the tungsten carbide having a molten Co state with the base material at a high speed. Also, the plasma frame is 0.5 to
Since it has a low enthalpy of 1.8 × 10 4 Kj / kg, it can suppress the thermal decomposition of WC, so that a high quality sprayed coating of tungsten carbide can be obtained.
【0009】[0009]
【実施例】この発明の実施例を添付図面により説明す
る。図1に示す複合トーチ型プラズマ溶射装置Pにおい
て、主陰極53の軸上に同心、同径の主ガス送入口55
を設けた絶縁物77、放出口を有する主外套54、主プ
ラズマガス送入口82を設けた絶縁物79、そして狭窄
口を有する主第二外套81によって主トーチ51が構成
されている。図2に示されるよう主ガス送入口55或は
主プラズマガス送入口82より保護ガス56或は主プラ
ズマガス83が、まずガス環状室98へ送入され、一個
の旋回流形成孔99或は等分に配置された複数個の旋回
流形成孔99を通って、絶縁物77或は絶縁物79の内
壁を旋回するように矢印101の如く送入される。Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the composite torch-type plasma spraying apparatus P shown in FIG. 1, a main gas inlet 55 having a concentric and same diameter on the axis of the main cathode 53.
The main torch 51 is constituted by the insulator 77 provided with, the main jacket 54 having the discharge port, the insulator 79 provided with the main plasma gas inlet 82, and the main second jacket 81 having the narrowed port. As shown in FIG. 2, the protective gas 56 or the main plasma gas 83 is first introduced into the gas annular chamber 98 from the main gas inlet 55 or the main plasma gas inlet 82 to form one swirl flow forming hole 99 or Through a plurality of swirl flow forming holes 99 arranged in equal parts, it is fed as indicated by an arrow 101 so as to swirl the inner wall of the insulator 77 or the insulator 79.
【0010】次に、主トーチ51の中心軸と交叉するよ
うに配置された副トーチ起動電極59は、同心をなすよ
うに順に絶縁物78、放出口を有する副第一外套60、
絶縁物80、そして副第二外套86によって取り付けら
れており、更に主トーチ51の絶縁物77或は絶縁物7
9と同様の旋回流ガス形成手段97を有する絶縁物78
に設けられた副ガス送入口61から副ガス62が送入さ
れ、絶縁物80に設けられた副第二ガス送入口87を通
って副第二ガス88が送入されるようになっている。こ
こに、主電源57はその負端子が主陰極53に接続され
ており、正端子にはそれぞれスイッチ手段58、84を
介して、主外套54及び主第二外套81に接続されてお
り、これらが全体として主トーチ51を構成している。
副電源63はその正端子が主電源57の正端子及び副ト
ーチ52の副第1外套60に接続されており、副電源6
3の負端子はスイッチ手段64を介して副トーチ起動電
極59に接続され、これらが全体として副トーチ52を
形成している。この副トーチ52は一対設けられてい
る。Next, the auxiliary torch starting electrode 59, which is arranged so as to intersect with the central axis of the main torch 51, has an insulator 78 and a secondary first mantle 60 having an emission port so as to be concentric.
It is attached by the insulator 80 and the sub second outer jacket 86, and further, the insulator 77 or the insulator 7 of the main torch 51.
Insulator 78 having swirling gas forming means 97 similar to
The sub gas 62 is fed from the sub gas inlet 61 provided in the, and the sub second gas 88 is fed through the sub second gas inlet 87 provided in the insulator 80. . The negative terminal of the main power supply 57 is connected to the main cathode 53, and the positive terminal is connected to the main outer jacket 54 and the main second outer jacket 81 via switch means 58 and 84, respectively. Constitutes the main torch 51 as a whole.
The sub power supply 63 has its positive terminal connected to the positive terminal of the main power supply 57 and the sub first outer jacket 60 of the sub torch 52.
The negative terminal of 3 is connected to the auxiliary torch starting electrode 59 via the switch means 64, and these collectively form the auxiliary torch 52. A pair of the sub torches 52 is provided.
【0011】図1に示した各トーチの起動は次に示すよ
うな順序で行われる。即ち、スイッチ58を閉じて主電
源57により、主陰極53と主外套54の放出口の間に
主起動アーク65をまず形成させ、これによって保護ガ
ス56が加熱されて、主外套54の先端から導電性のプ
ラズマが放出される。この時、スイッチ手段84を閉
じ、次いでスイッチ手段58を開くと、主起動アーク6
5が消去されると同時に主陰極53の先端から放出され
るアークは、主第二外套起動アーク85を形成し、これ
によって、保護ガス56と主プラズマガス83が加熱さ
れて、導電性のプラズマ100が主トーチ51の外部に
放出される。次にスイッチ手段64を閉じて、副電源6
3によって副第1外套60と副トーチ起動電極59との
間に副起動アーク66を形成させると、副ガス62がこ
のアークによって加熱され、狭窄口を通って導電性プラ
ズマ68が副トーチ52の外部に放出される。The torches shown in FIG. 1 are activated in the following order. That is, the switch 58 is closed, and the main power source 57 first forms the main starting arc 65 between the main cathode 53 and the discharge port of the main outer jacket 54, whereby the protective gas 56 is heated and the main outer jacket 54 is heated from the tip thereof. A conductive plasma is emitted. At this time, when the switch means 84 is closed and then the switch means 58 is opened, the main starting arc 6
The arc emitted from the tip of the main cathode 53 at the same time as 5 is erased forms a main second outer envelope starting arc 85, which heats the protective gas 56 and the main plasma gas 83, and the conductive plasma is generated. 100 is discharged to the outside of the main torch 51. Next, the switch means 64 is closed and the sub power source 6
When the sub starting arc 66 is formed between the sub first outer jacket 60 and the sub torch starting electrode 59 by 3, the sub gas 62 is heated by this arc, and the conductive plasma 68 passes through the constriction opening to cause the conductive plasma 68 of the sub torch 52. It is released to the outside.
【0012】これらのプロセスが終了すると、主トーチ
51と副トーチ52とは、その中心軸が交叉するように
設置されているので、それぞれから放出される導電性の
プラズマ100、68が導電路を形成し、この段階にお
いて、スイッチ84及び64を開くと、主電源57によ
って主陰極53の先端から副外套60の狭窄口外面に向
かって定常ヘアピンアーク67が形成され、この時主ト
ーチ51に送入されるガスの量と、副トーチ52に送入
されるガスの量を各々調整することによって、図1に示
された如く、主トーチ51の中心軸とほぼ同心をなすプ
ラズマフレーム73が形成される。このプラズマフレ−
ム73は高速であるが、Coは溶融するがWCが分解し
ない程度のエンタルピ、いわゆる低エンタルピに設定さ
れている。この具体的なエンタルピの値は、0.5〜
1.8X104Kj/kgの範囲であるがこのエンタル
ピの計算は、When these processes are completed, the main torch 51 and the sub-torch 52 are installed so that their central axes intersect, so that the conductive plasmas 100 and 68 emitted from the main torch 51 and the sub-torch 52 respectively pass through the conductive paths. When the switches 84 and 64 are opened at this stage, a steady hairpin arc 67 is formed by the main power source 57 from the tip of the main cathode 53 toward the outer surface of the constriction mouth of the sub-mantle 60, and is sent to the main torch 51 at this time. By adjusting the amount of gas to be introduced and the amount of gas to be sent to the auxiliary torch 52, respectively, as shown in FIG. 1, a plasma flame 73 is formed which is substantially concentric with the central axis of the main torch 51. To be done. This plasma frame
The film 73 has a high speed, but the enthalpy is set so that Co melts but WC does not decompose, that is, low enthalpy. This specific enthalpy value is 0.5 to
The calculation of this enthalpy is in the range of 1.8 × 10 4 Kj / kg.
【数1】 により求められる。このようなプラズマフレ−ム73を
形成するには、トーチ51、52の溶射出力を増加さ
せ、出力の増加割合以上にプラズマガス量を増加させる
ことが有効である。。この時、トーチ51、52のアー
ク柱周りに強い旋回流を形成するようにガスが供給され
ているので、アーク柱をトーチの軸心位置に維持すると
ともに同心に旋回環状ガスシースを形成させ、正及び副
トーチ51、52の正及び副外套54、60と正及び副
第二外套81、86の狭窄口の内壁に及ぼす熱負荷は均
一に軽減され、アーク電流を増すことができる。その結
果いわゆるピンチ効果が促され、よりアークが集束され
高出力で高温高速の溶射が可能となる。[Equation 1] Required by. In order to form such a plasma frame 73, it is effective to increase the thermal spray output of the torches 51 and 52 and increase the amount of plasma gas above the increase rate of the output. . At this time, since the gas is supplied so as to form a strong swirling flow around the arc column of the torches 51 and 52, the arc column is maintained at the axial center position of the torch, and the swirling annular gas sheath is formed concentrically. The heat load exerted on the inner walls of the constriction ports of the positive and secondary outer jackets 54, 60 and the primary and secondary second outer jackets 81, 86 of the secondary torches 51, 52 is uniformly reduced, and the arc current can be increased. As a result, the so-called pinch effect is promoted, the arc is focused more, and high-output, high-temperature and high-speed spraying becomes possible.
【0013】図1の材料送入管69よりプラズマフレー
ム73に向かって送入された粉粒状のタングステンカ−
バイド70は、プラズマフレーム73によって直ちに高
温に加熱されて溶融して溶融滴71となり、プラズマフ
レーム73に同伴されながら、あまり広がらないで母材
75に向かって進行する。この溶融滴71を含むプラズ
マフレーム73は、母材75の直前に設けられたプラズ
マ分解手段72によって、プラズマのみが分離される。A powdery granular tungsten car fed from the material feeding pipe 69 of FIG. 1 toward the plasma frame 73.
The bead 70 is immediately heated to a high temperature by the plasma frame 73 and melted to form a molten droplet 71, which is entrained in the plasma frame 73 and advances toward the base material 75 without spreading much. In the plasma flame 73 containing the molten droplet 71, only the plasma is separated by the plasma decomposition means 72 provided immediately before the base material 75.
【0014】このプラズマ分離手段として、例えば、母
材の直前におけるプラズマフレーム73に向けて水と空
気とを供給するアトマイザの二流体ノズル90が用いら
れる。このアトマイザ90による水の噴霧を行うと、プ
ラズマフレーム73は切断されて円錐状に形成される。
この円錐状のプラズマフレーム73は溶融滴71の冷却
を最小限にするトンネル状のジャケットとして作用し、
母材75と溶射皮膜74に対する余分な熱負荷をアトマ
イザによって噴霧された水の気化熱で除去し、その熱負
荷による悪影響を防止できる。又、この際の水の爆発的
な膨張に伴って、そのガスがプラズマガスに沿って急速
に噴射され、溶融滴71を加速し、その結果緻密な溶射
膜を形成する。As the plasma separating means, for example, a two-fluid nozzle 90 of an atomizer for supplying water and air toward the plasma frame 73 immediately before the base material is used. When the atomizer 90 sprays water, the plasma frame 73 is cut and formed into a conical shape.
The conical plasma frame 73 acts as a tunnel-shaped jacket that minimizes cooling of the molten droplet 71,
The excess heat load on the base material 75 and the thermal spray coating 74 can be removed by the heat of vaporization of the water sprayed by the atomizer, and the adverse effect of the heat load can be prevented. Further, with the explosive expansion of water at this time, the gas is rapidly jetted along the plasma gas to accelerate the molten droplet 71, and as a result, a dense sprayed film is formed.
【0015】このようにして、プラズマから分離された
溶融滴71は、その直後に母材75に衝突し、溶射皮膜
74を形成する。この時、アーク柱周りに強い旋回流を
形成するようにガスを供給する手段を設けることによ
り、アーク柱をトーチの軸心位置に維持するとともに同
心に旋回環状ガスシースが形成され、従来の層流プラズ
マフレームを形成するプラズマ溶射装置ではなし得なか
った乱流域で、プラズマフレーム73が高密度に絞ら
れ、伸長した安定な状態で溶射ができ、タングステンカ
−バイドはよく溶融し、高速度で母材75に吹き付けら
れるので、高品質なタングステンカ−バイドの溶射皮膜
74が高効率で得られる。又、本実地例は溶射距離が短
くなるので、高速の状態で、かつ、Coが溶融状態にあ
るタングステンカ−バイドを母材に衝突させることによ
り、緻密な溶射皮膜が得られるとともにタングステンカ
−バイドが高温のプラズマフレ−ム中に滞在する時間が
短くなりWCの分解が抑制される。更に、プラズマフレ
−ムのエンタルピが低いのでWCの熱分解が抑制され
る。In this way, the molten droplet 71 separated from the plasma collides with the base material 75 immediately after that and forms the thermal spray coating 74. At this time, by providing a means for supplying gas so as to form a strong swirl flow around the arc column, the arc column is maintained at the axial center position of the torch, and a swirl annular gas sheath is formed concentrically, which results in the conventional laminar flow. In the turbulent flow area that could not be achieved by the plasma spraying device that forms the plasma flame, the plasma flame 73 can be sprayed in a high density and expanded in a stable state, the tungsten carbide melts well, and the mother material is melted at high speed. Since it is sprayed on the material 75, a high quality sprayed coating 74 of tungsten carbide can be obtained with high efficiency. Further, in this practical example, since the spraying distance is short, a dense sprayed coating can be obtained and a tungsten spray can be obtained while the tungsten carbide in which Co is in a molten state is made to collide with the base material at a high speed. The time that the binder stays in the high temperature plasma frame is shortened and the decomposition of WC is suppressed. Furthermore, since the enthalpy of the plasma frame is low, thermal decomposition of WC is suppressed.
【0016】この発明の実施例は上記に限定されるもの
ではなく、例えば、プラズマ溶射装置として複合トーチ
型プラズマ溶射装置の代わりに、高速で、低エンタルピ
のプラズマフレ−ムが得られるならば、他のプラズマ溶
射装置を用いてもよいことは勿論である。なお、本実地
例では、溶射材料として、タングステンカ−バイドのみ
について説明したが、本発明は、高速で、低エンタルピ
のプラズマフレ−ムを必要とする他の溶射材料にも利用
できることは勿論である。また、粉粒状のタングステン
カーバイドをプラズマフレーム中に送給する時には、ガ
スが用いられるが、このガスの代わりに流体、例えば、
水を用いても良い。The embodiment of the present invention is not limited to the above. For example, if a plasma frame of high speed and low enthalpy can be obtained instead of the compound torch type plasma spraying device as the plasma spraying device, Of course, other plasma spraying devices may be used. In this practical example, only the tungsten carbide was described as the thermal spray material, but the present invention can of course be used for other thermal spray materials that require a high speed, low enthalpy plasma frame. is there. Also, when feeding powdered tungsten carbide into the plasma flame, a gas is used, but instead of this gas, a fluid, for example,
Water may be used.
【0017】次に、本発明の実験例について説明する。 実験例1 (A)サンプル作製条件 タングステンカ−バイド(WC−Co)の皮膜の作製条
件をNext, an experimental example of the present invention will be described. Experimental Example 1 (A) Sample preparation conditions The conditions for forming a tungsten carbide (WC-Co) film were described.
【表1】 に示す。プラズマ溶射装置として前記実施例の複合トー
チ型プラズマ溶射装置を用いた。円筒基材は付着強度試
験に使用し、その他の試験は平板基材上に溶射したサン
プルを用いた。 (B)X線回折測定結果 在来型大気圧プラズマ溶射皮膜A、高速ガスフレーム溶
射皮膜BのX線回折測定結果の一例と本発明による溶射
皮膜CのX線回折測定結果を図3に示す。この図におい
て、○(白丸印)はWC、●(黒丸印)はW2 C、△
(三角印)はCo3 C、縦軸はIntensity(強
度)、横軸は2θ(deg.)をそれぞれ示す。高速ガ
スフレーム溶射は在来のプラズマ溶射に比べエンタルピ
が低く熱源温度が低いため、WCの分解が起こりにくい
と考えられており、この例でも明らかに在来型プラズマ
溶射Aに比べ炭化物の構造が良く残っている。しかし、
本発明による溶射皮膜Cでは分解生成物のピ−クは更に
小さく、炭化物の構造が極めて良く残されているのがわ
かる。[Table 1] Shown in. As the plasma spraying apparatus, the composite torch type plasma spraying apparatus of the above example was used. The cylindrical base material was used for the adhesion strength test, and the other tests used the sample sprayed on the flat plate base material. (B) X-ray Diffraction Measurement Results An example of the X-ray diffraction measurement results of the conventional atmospheric pressure plasma spray coating A and the high-speed gas flame spray coating B and the X-ray diffraction measurement result of the spray coating C according to the present invention are shown in FIG. . In this figure, ○ (white circle) is WC, ● (black circle) is W2 C, △
(Triangle mark) indicates Co3 C, vertical axis indicates intensity (intensity), and horizontal axis indicates 2θ (deg.). High-speed gas flame spraying has lower enthalpy and lower heat source temperature than conventional plasma spraying, so it is considered that decomposition of WC is less likely to occur. In this example as well, it is clear that the structure of the carbide is higher than that of conventional plasma spraying A. Well left. But,
It can be seen that in the sprayed coating C according to the present invention, the peak of the decomposition product is even smaller and the structure of the carbide is very well left.
【0018】(C)摩耗減量(耐摩耗性)測定結果 WC−Co皮膜の摩耗試験結果を図4に示す。この図に
おいて、縦軸は摩耗減量(mg)、横軸は往復摩擦回数
(DS)、○(白丸印)は本発明、●(黒丸印)は高速
ガスフレ−ム溶射、をそれぞれ示す。本発明はガス速度
の増大による滞留時間の短縮による効果が大きいと思わ
れ、摩耗減量が少なく、高速ガスフレ−ム溶射による皮
膜の耐摩耗性を上回っている。 (D)ピッカース硬度試験結果 硬度測定値は、ばらつき範囲1187〜1453、平均
値Hv=1284となった。この数値はプラズマ溶射よ
り良好な皮膜が得られるとされている高速ガスフレ−ム
溶射や爆発溶射で得られる皮膜の値(HV=1200〜
1300)と比較しても遜色のない物といえる。 (F)付着強度試験結果 付着強度の測定を行ったところ、すべてのサンプルで接
着剤面から剥離が発生した。この結果、溶射皮膜の付着
強度は接着剤強度700Kgf/cm2 を越え実用上充
分であると考えられる。 実験例2 プラズマ溶射装置として前記実施例の複合トーチ型プラ
ズマ溶射装置を用いた。(C) Result of measurement of wear loss (wear resistance) FIG. 4 shows the result of wear test of the WC-Co film. In this figure, the vertical axis represents the amount of wear reduction (mg), the horizontal axis represents the number of reciprocating frictions (DS), ○ (white circle) represents the present invention, and ● (black circle) represents high-speed gas frame spraying. The present invention is considered to have a great effect by shortening the residence time by increasing the gas velocity, has a small amount of wear loss, and exceeds the wear resistance of the coating film by high-speed gas frame spraying. (D) Pickers hardness test result The hardness measurement values were in the variation range 1187 to 1453 and the average value Hv = 1284. This value is the value of a coating obtained by high-speed gas frame spraying or explosive spraying (HV = 1200) which is said to be better than plasma spraying.
It can be said that it is comparable to 1300). (F) Adhesive strength test results When the adhesive strength was measured, peeling occurred from the adhesive surface in all the samples. As a result, the adhesion strength of the thermal spray coating exceeds the adhesive strength of 700 Kgf / cm @ 2 and is considered to be practically sufficient. Experimental Example 2 As the plasma spraying apparatus, the composite torch type plasma spraying apparatus of the above example was used.
【表2】 に示す溶射条件によりタングステンカ−バイドの溶射皮
膜を作製した。その結果、この溶射皮膜ではWCは殆ど
分解し、溶射皮膜の耐摩耗性は370mg/3200D
Sとなり、不満足なものであった。即ち、高エンタルピ
のプラズマフレ−ムは所望の溶射皮膜を得られないこと
が明かとなった。[Table 2] A thermal spray coating of tungsten carbide was prepared under the thermal spray conditions shown in. As a result, WC was almost decomposed in this sprayed coating, and the wear resistance of the sprayed coating was 370 mg / 3200D.
It became S and was unsatisfactory. That is, it was revealed that a plasma frame having a high enthalpy cannot obtain a desired thermal spray coating.
【0019】[0019]
【発明の効果】この発明は以上の様に構成したので、次
のような顕著な効果を奏する。(1)従来例に比し溶射
距離を短くできるので、高速の状態で、かつ、Coが溶
融状態にあるタングステンカ−バイドを母材に衝突させ
ることができる。又、タングステンカ−バイドが高温の
プラズマフレ−ム中に滞在する時間が短縮されので、W
Cの分解が抑制される。更に、従来例に比べ連続運転時
間を長くすることが出来る。因に、前記実地例ではメン
テナンスなしで100時間以上の連続運転をすることが
できた。(2)プラズマフレームのエンタルピが低いの
でWCの熱分解を抑制できる。以上の結果、緻密で耐摩
耗性に優れたタングステンカーバイドの溶射皮膜を得る
ことができる。Since the present invention is configured as described above, it has the following remarkable effects. (1) Since the spraying distance can be shortened as compared with the conventional example, it is possible to make the tungsten carbide in which Co is in a molten state collide with the base material at a high speed. In addition, since the time that the tungsten carbide stays in the high temperature plasma frame is shortened, W
The decomposition of C is suppressed. Further, the continuous operation time can be lengthened as compared with the conventional example. Incidentally, in the above-mentioned practical example, continuous operation could be performed for 100 hours or more without maintenance. (2) Since the enthalpy of the plasma flame is low, thermal decomposition of WC can be suppressed. As a result, it is possible to obtain a dense sprayed coating of tungsten carbide having excellent wear resistance.
【図1】本発明の実施例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図3】溶射皮膜のX線回折を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing X-ray diffraction of a thermal spray coating.
【図4】溶射皮膜の摩耗試験結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of a wear test of a thermal spray coating.
51 主トーチ 52 副トーチ 56 保護ガス 62a 副ガス 62b 副ガス 68 プラズマ 70 クロミヤ 71 溶融滴 72 プラズマ分離手段 74 溶射皮膜 75 母材 83 主プラズマガス 88a 副第2ガス 88b 副第2ガス 97a 旋回流ガス形成手段 97b 旋回流ガス形成手段 99 旋回流形成孔 51 Main torch 52 Sub torch 56 Protective gas 62a Sub gas 62b Sub gas 68 Plasma 70 Chromia 71 Melt droplet 72 Plasma separation means 74 Thermal spray coating 75 Base metal 83 Main plasma gas 88a Sub second gas 88b Sub second gas 97a Swirling gas Forming means 97b Swirling flow gas forming means 99 Swirling flow forming holes
Claims (5)
れるプラズマフレーム中に、粉粒状のタングステンカー
バイドを送給して溶融し、その溶融滴を母材に吹き付け
母材表面に溶射皮膜を形成するタングステンカーバイド
のプラズマ溶射方法において、前記アークが主トーチと
副トーチ間に形成され、該アークの周りにプラズマガス
の旋回流が形成されるとともに前記プラズマフレームを
0.5 〜1.8X104Kj/Kgの低エンタルピにしたことを特徴と
するタングステンカーバイドの溶射方法1. A powder flame-shaped tungsten carbide is fed and melted in a plasma flame obtained by heating a plasma gas by an arc, and the molten droplets are sprayed on a base material to form a sprayed coating on the surface of the base material. In the tungsten carbide plasma spraying method, the arc is formed between a main torch and a sub-torch, a swirl flow of plasma gas is formed around the arc, and the plasma flame is formed.
Spraying method of tungsten carbide characterized by low enthalpy of 0.5-1.8X10 4 Kj / Kg
れるプラズマフレーム中に、粉粒状のタングステンカー
バイドを送給して溶融し、その溶融滴を母材に吹き付け
母材表面に溶射皮膜を形成するタングステンカーバイド
のプラズマ溶射方法において、前記アークが主トーチと
副トーチ間に形成され、該アークの周りにプラズマガス
の旋回流が形成されると共に前記プラズマフレームを0.
5 〜1.8X104Kj/Kg の低エンタルピにし、又、前記プラ
ズマフレームにおける母材の直前でプラズマが分離され
ることを特徴とするタングステンカーバイドの溶射方法2. A powder flame-shaped tungsten carbide is fed into a plasma flame obtained by heating a plasma gas by an arc and melted, and the molten droplets are sprayed onto the base material to form a sprayed coating on the surface of the base material. In the tungsten carbide plasma spraying method, the arc is formed between a main torch and a sub-torch, a swirling flow of plasma gas is formed around the arc, and the plasma flame is reduced to 0.
Low enthalpy of 5 to 1.8 × 10 4 Kj / Kg, and method of spraying tungsten carbide, characterized in that plasma is separated just before the base material in the plasma flame
トマイザからの噴霧により分離されることを特徴とする
請求項2記載のタングステンカーバイドの溶射方法3. The method for thermal spraying of tungsten carbide according to claim 2, wherein the plasma is separated by spraying from an atomizer toward a plasma flame.
の周りに、プラズマガスの旋回流を形成し、該アークに
より加熱して得られる0.5〜1.8×104Kj/K
gの低エンタルピのプラズマフレーム中に、粉粒状のタ
ングステンカーバイドを送給して溶融し、その溶融滴を
母材に吹き付けることによりタングステンカーバイドの
溶射皮膜を形成することを特徴とするタングステンカー
バイドの溶射方法。4. 0.5 to 1.8 × 10 4 Kj / K obtained by forming a swirling flow of plasma gas around an arc formed between a main torch and a sub-torch and heating by the arc.
Into a low enthalpy plasma flame of g, tungsten powder in the form of particles is fed and melted, and the molten droplets are sprayed on the base material to remove the tungsten carbide.
Spraying methods tungsten carbide which is characterized that you form a thermal spray coating.
クの周りに、プラズマガスの旋回流を形成し、該アーク
により加熱して得られる0.5〜1.8×104Kj/
Kgの低エンタルピのプラズマフレーム中に、粉粒状の
タングステンカーバイドを送給して溶融し、該プラズマ
フレームにおける母材の直前でプラズマを分離した後、
その溶融滴を母材に吹き付けることによりタングステン
カーバイドの溶射皮膜を形成することを特徴とするタン
グステンカーバイドの溶射方法。5. 0.5 to 1.8 × 10 4 Kj / obtained by forming a swirling flow of plasma gas around an arc formed between a main torch and a sub torch and heating by the arc.
In a low enthalpy plasma flame of Kg, powdered tungsten carbide was fed and melted, and plasma was separated immediately before the base material in the plasma flame.
Tungsten by spraying the molten droplets on the base material
Spraying methods tungsten carbide which is characterized that you form a thermal spray coating of carbide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3132071A JPH07110984B2 (en) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | How to spray tungsten carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3132071A JPH07110984B2 (en) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | How to spray tungsten carbide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333557A JPH04333557A (en) | 1992-11-20 |
| JPH07110984B2 true JPH07110984B2 (en) | 1995-11-29 |
Family
ID=15072837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3132071A Expired - Lifetime JPH07110984B2 (en) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | How to spray tungsten carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110984B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737412U (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-11 | 本田技研工業株式会社 | Straightening device for thin plate coil material |
-
1991
- 1991-05-08 JP JP3132071A patent/JPH07110984B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04333557A (en) | 1992-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12030078B2 (en) | Plasma transfer wire arc thermal spray system | |
| US5043548A (en) | Axial flow laser plasma spraying | |
| US3071678A (en) | Arc welding process and apparatus | |
| US4370538A (en) | Method and apparatus for ultra high velocity dual stream metal flame spraying | |
| FI90738B (en) | Supersonic heat spray gun and coating procedure | |
| US4741286A (en) | Single torch-type plasma spray coating method and apparatus therefor | |
| KR102351919B1 (en) | Process and apparatus for producing powder particles by atomization of a feed material in the form of an elongated member | |
| US6372298B1 (en) | High deposition rate thermal spray using plasma transferred wire arc | |
| JPH06501131A (en) | High-speed arc spraying equipment and spraying method | |
| EP0775436B1 (en) | Plasma torch with axial injection of feedstock | |
| US6706993B1 (en) | Small bore PTWA thermal spraygun | |
| US3064114A (en) | Apparatus and process for spraying molten metal | |
| JPH06504227A (en) | Thermal spray method that utilizes the powder grain temperature during conveyance, which is below the melting point. | |
| JP2021527164A (en) | Methods and Equipment for Producing High Purity Spherical Metal Powder from One or Two Wires at High Production Rates | |
| US4604306A (en) | Abrasive blast and flame spray system with particle entry into accelerating stream at quiescent zone thereof | |
| GB1601286A (en) | Metal meltspraying method and equipment | |
| WO2007091102A1 (en) | Kinetic spraying apparatus and method | |
| JPH07110984B2 (en) | How to spray tungsten carbide | |
| JP4164610B2 (en) | Plasma spraying equipment | |
| JPH05339699A (en) | Plasma thermal spraying method | |
| JP4804854B2 (en) | Composite torch type plasma spraying equipment | |
| JPH0763034B2 (en) | Axial supply type plasma heating material injection device | |
| GB2281233A (en) | Apparatus for and methods of producing a particulate spray | |
| JPH08127857A (en) | Thermal spray torch and thermal spray method | |
| JPH0819513B2 (en) | How to spray chrome |