(57)【要約】【課題】改良された溶射装置と、それを使用して多層構造体を基板に被覆できる改良された溶射方法とを提供すること。【解決手段】本発明は、被覆材料４によって基板３の表面２を被覆するための溶射装置１に関する。この溶射装置１は、被覆材料４を加熱帯域６で加熱するための加熱装置を有する溶射銃５、及び被覆材料４を加熱帯域６に導入できる供給装置８を有する装入装置７も具備する。この構成において、溶射装置は、供給装置８と加熱帯域６との間の相対位置９が動作状態中にて変更できるように設計される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆材料（４）によって基板（３）の表面（２）を被覆するための溶射装置であって、前記被覆材料（４）を加熱帯域（６）で加熱するための加熱装置を有する溶射銃（５）と、前記被覆材料（４）を前記加熱帯域（６）に導入できる供給装置（８）を有する装入装置とを含む溶射装置において、
前記溶射装置が、前記供給装置（８）と前記加熱帯域（６）との相対位置（９）が動作状態中に変更可能に設計されていることを特徴とする溶射装置。
【請求項２】
前記加熱装置が、プラズマ燃焼器及び／又はフレーム溶射用の加熱装置及び／又はアーク溶射用の加熱装置及び／又は爆発溶射用の加熱装置及び／又は別の熱的加熱源である請求項１に記載された溶射装置。
【請求項３】
前記被覆材料（４）が、溶射粉体（４）及び／又は溶射金属線（４）として供給される請求項１又は請求項２に記載された溶射装置。
【請求項４】
前記供給装置（８）が、前記加熱帯域（６）に対して移動可動に配置されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項５】
少なくとも第１の供給装置（８１）及び第２の供給装置（８２）が設けられ、少なくとも前記第１の供給装置（８１）が、前記加熱帯域（６）に対して移動可動に配置されている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項６】
第１の被覆材料（４１）が第１の供給装置（８１）によって供給でき、第２の被覆材料（４２）が第２の供給装置（８２）によって供給できる請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項７】
前記加熱帯域（６）が前記供給装置（８、８１、８２）に対して移動可動に配置されるように設計されている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の溶射装置。
【請求項８】
少なくとも、第１の加熱帯域（６１）を形成するための第１の加熱装置及び第２の加熱帯域（６２）を形成するための第２の加熱装置が設けられ、前記溶射装置が、少なくとも前記第１の加熱帯域（６１）が前記供給装置（８、８１、８２）に対して移動可動に配置されるように設計されている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項９】
清掃ユニットが設けられている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項１０】
前記供給装置（８、８１、８２）及び／又は前記加熱帯域（６、６１、６２）及び／又は清掃機構は、駆動装置によって相互に対して直線的に移動可能である請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項１１】
前記供給装置（８、８１、８２）及び／又は前記加熱帯域（６、６１、６２）及び／又は前記清掃ユニットが、駆動装置によって相互に対して回転移動が可能である請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項１２】
前記駆動装置が、空圧式駆動装置及び／又は油圧式駆動装置及び／又は磁気駆動装置及び／又は電気式駆動装置、とりわけ、直線モータ又は回転機械である請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された溶射装置。
【請求項１３】
溶射装置（１）によって基板（３）の表面（２）に被覆材料（４）を被覆する溶射方法であって、該溶射装置（１）が、加熱装置を有する溶射銃（５）と、供給装置（８）を有する装入装置とを含み、前記被覆材料（４）を前記供給装置（８）によって加熱帯域（８）に導入し、前記加熱装置によって前記加熱帯域（６）で加熱する溶射方法において、
前記供給装置（８）と前記加熱帯域（６）との間の相対位置（９）を動作状態中に変更することを特徴とする溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶射装置に関するものであり、さらにそれぞれのカテゴリにおける独立請求項の導入部分に記載された基板を被覆する溶射方法にも係るものである。
【背景技術】
【０００２】
「溶射」技術は、単品製造及び工業的連続生産において長年にわたって確立されてきた。特に、多数の基板の表面を被覆するための連続生産にも使用される最も一般的な溶射方法としては、例えば、溶射粉体又は溶射金属線を使用するフレーム溶射、アーク溶射、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、爆発溶射、又はプラズマ溶射がある。当然であるが、以上に列挙した溶射方法に限定されるものではなく、反対に、上記に列挙した溶射方法の数多くの変形及び数多くの他の方法、例えば、フレーム溶射溶接のような特定の方法が当業者には知られている。
【０００３】
このような状況で、溶射は広範な利用分野を開拓してきた。表面被覆法としての溶射は、その利用可能性に関して、最も広範な分野を有する被覆技術であろう。したがって、上記に列挙した各溶射方法の利用分野を区別するのは、その利用分野が相互に重複するので特段に妥当ではない。
【０００４】
このような状況において、様々な溶射方法の利用範囲は、（例えば、摩擦などの）機械的応力、高温および化学的腐食に対して応力を受ける表面の性能を向上させる用途をはじめ、美的用途（例えば、個人的な使用物の外観の改善など）に至るまで多岐にわたっている。それに対応して、今日、日常的に溶射によって被覆される基板表面の範囲も多岐にわたっている。典型的な例としては、摩耗及び引裂き力を受ける全ての種類の部品、燃焼機関の構成要素（ガソリン機関又はディーゼル機関のシリンダ滑り面、これらの機関のピストン及びピストン・リングなど）、地上及び空中で使用されるタービン部品への断熱層の被覆、油圧ピストンの被覆、調理用品（深鍋又は平鍋など）、及びさらに多くのものがある。エネルギーを供給することによって溶融されるか、又は少なくとも表面が粘性化若しくは溶融される全ての材料は、例えば、溶射粉体又は溶射金属線の形態で、溶射材料になると考えることができる。実際に、例えば、木材、ガラス、セラミック、金属、鋼、合金ばかりでなくプラスチック及び繊維も含めて全ての種類の材料がこのような態様で被覆可能である。
【０００５】
特定の応用例では、複数の個別層が互いの表面に溶射される構成の皮膜を被覆することが要求される場合が頻繁に生じる。例えば、動作状態にあるタービンの極限的な条件からのタービン羽根の保護を目的とする皮膜は、接着層又は結合層により構成でき、それによって被覆すべき層が確実に基板に適切に結合される。例えば、基板から合金成分が拡散したり、又はその逆に基板成分が合金に拡散することを防止する拡散防止層を基板に被覆できる。特に機械的侵食及び化学的腐食からの保護を行う特殊な硬質層を更なる表面層として被覆することが可能であり、最後に、タービンの動作状態では常態である高温からの保護のために、例えば、酸化ジルコニウムを基本とする断熱層を保護層として被覆できる。
【０００６】
上記に挙げた例が的確に示すように、溶射の最大の利点の１つは、完全に異なる材料を溶射でき、それにより異なる機能を果たし得る複数の個別層を有する層構造体として被覆できることである。しかも、特定の場合では、層構造体の特定の層が、例えば、プラズマ溶射法によって被覆可能であり、同じ層構造体の別の層、例えば、最終的な断熱層がＨＶＯＦ法によって溶射されるように、層構造体を被覆する際に異なる溶射方法を組み合わせることも可能である。溶射法は、異なる被覆方法、例えば、ＰＶＤ（物理蒸着法）又はＣＶＤ（化学蒸着法）などの薄層形成法又は例えばアーク蒸着法との組合せさえも可能である。
【０００７】
非常に典型的な例としては、プラズマ溶射法によって二層構造体を被覆するものがあり、そこでは、これらの２つの層は、２つの異なる溶射粉体を使用して溶射される必要がある。したがって、例えば摩耗に対する防護方法として、基板に幾らかの美的要求も追加的に満たす必要のある被覆が知られている。例えば、実際の摩耗防護層が、優れた耐摩耗特性を有し、同時に、例えば被覆後の美的に望ましい光沢のある白色を有することも可能である。しかし、摩耗防護層が、被覆すべき基板に対する接着特性が著しく劣る場合もあり得る。したがって、例えば、白色の美的に心地よい摩耗防護層を被覆する前に、別の材料により、即ち、現在では、摩耗防護層を形成する溶射粉体とは異なる溶射材料を使用して作製した接着層を最初に基板表面に直接被覆することが実施されている。このような構成では、接着層用の溶射粉体は、一方では、基板に対して非常に優れた接着特性を有し、他方では、この接着層に対して白色摩耗防護層が極めて適切に接着されるように選択される。したがって、全体として極めて適切に基板に接着すると共に表面の機械的な侵食に対して極めて適切な耐摩耗性を与える二層構造体から成る皮膜が得られ、同時にその被覆表面は白色の美的外観を有する。
【０００８】
これら及び他の多層構造体を作製する際の欠点、特に、従来技術から知られた溶射法を使用し、溶射用として知られた溶射装置を使用して連続生産する際の決定的な欠点は、このような溶射方法は、被覆過程において１つの個別層の溶射から、異なる溶射材料を使用して又は異なる溶射方法を使用して溶射する必要のある次の層の溶射へ移行する際に、中断を余儀なくされることである。それは、溶射銃の種類を変えるために溶射銃を交換する必要、及び／又は別の溶射金属線を装入する必要があるからである。使用される特定の溶射装置又は特定の溶射方法に応じて、別の層の上に溶射するために、又は別の溶射装置に基板を装架し、次いでこの別の溶射装置によって別の層を被覆するために、溶射工程を中断せざるを得ない。
【０００９】
上記に例示として従来技術から知られた溶射方法及び知られた溶射装置を使用して説明した問題は、必然的に被覆工程全体の大幅な複雑さに繋がる。これは追加的な装備を必要とし、かつ作業資源の集中をもたらし、特に、被覆時の作業時間の増大に繋がり、したがって確実に製品の費用増大に繋がる。
【００１０】
少なくとも幾つかの場合には、即ち、幾つかの極めて特定の場合には、すなわち、基板表面に２つ以上の異なる溶射粉体による複数の個別層から作製された皮膜を溶射する場合には、例えば、１つの溶射粉体のための単一の供給装置ではなく、異なる溶射粉体に関連する２つ以上の供給装置をプラズマ溶射装置に設けることによって、これらの問題を回避する試みがなされてきた。
【００１１】
上記に挙げたプラズマ溶射装置では、プラズマ・ビームがプラズマ溶射銃によって生成され、そのビームの中に溶射粉体が供給装置によって導入され、その粉体が、例えば、プラズマ・ビームのプラズマ・フレーム中で溶融され、被覆すべき基板表面に噴射されて、この溶射粉体の材料から成る表面層を基板上に形成するようになっている。
【００１２】
例示として、２つの異なる溶射粉体供給源から溶射粉体を送出できる２つの溶射粉体用供給装置が備えられるとすると、このような２つの（又は３つ以上の）異なる層を次々に基板表面に被覆することが可能になり、したがって溶射工程を切り換えることなく多層構造体の皮膜を形成できる。対応する知られた溶射方法が、例えば、次のような様態で実施可能である。即ち、供給装置に溶射粉体を供給するための所定の溶射粉体を貯蔵する溶射粉体供給源と、それに対応する供給装置自体との間に遮断装置を設け、それにより供給装置に溶射粉体の供給を可能又は停止できるようにしている。
【００１３】
この過程を例示するために以下では既に上記で述べた二層構造体に言及する。それは、例えば、使用された溶射粉体に起因して黒色を呈する接着層と、この層に被覆された美的理由のために光沢のある白色を有すべき摩耗防護層とを含む。
【００１４】
このような二層構造体をプラズマ溶射装置によって被覆するために、プラズマ・フレームが、被覆すべき基板に向けられている溶射銃の中で最初に点火されて、溶射粉体がプラズマ・フレームの中に導入され、プラズマ・フレームによって焼結され、基板表面に噴射されて層を形成するようになっている。
【００１５】
二層構造体を形成するために、白色摩耗防護層を形成する溶射粉体が対応する供給装置に供給されることを停止するために、この供給装置と、摩耗防護層を形成する溶射粉体を収容する溶射粉体供給源との間の連結部が最初に遮断される。他方、接着層を形成する溶射粉体を収容する粉体供給装置とその供給装置との間の連結部は開放されて、接着層を形成するための粉体をプラズマ・フレームに供給できる。
【００１６】
このような手段によって、第１段階では、最初に接着層を基板に被覆できる。接着層の被覆が完了すると、その溶射粉体の供給源から供給装置への溶射粉体の送出が中断され、もはやそれ以上の溶射粉体が粉体供給源から対応する供給装置に供給されなくなる。
【００１７】
その後で、白色の摩耗防護層を形成するための溶射粉体が収容されている粉体供給源に関連する供給装置と、この粉体供給源とが連結され、白色の摩耗防護層を形成するための溶射粉体がプラズマ・フレームに供給され、それに対応して白色の摩耗防護層が、先に被覆された黒色の接着層上に被覆される。したがって、このような従来技術から知られた装置を使用して、溶射工程を中断することなく、即ち、プラズマ・フレームを消すことなく、および／又は溶射粉体用の供給装置を切り換えることなく、および／又は第２の層を形成するために基板を別のプラズマ溶射装置の中に装架することなく、異なる溶射粉体を使用して二層又は多層構造体を溶射することが実際に可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
このような公知のプラズマ溶射装置の重大な欠点は、溶射粉体供給源と関連する供給装置との間の連結部が遮断された後であっても、溶射粉体の供給装置自体の中に、又は溶射粉体供給源と供給装置との間の連結配管の中に、対応する溶射粉体の残存分が依然として存在することである。その結果、プラズマ・フレームの生成するかなりの負圧によって、他の溶射が行われている間に、溶射粉体の残存分がその供給装置から、他の層を溶射するために別の供給装置から前記プラズマ・フレームに供給されている別の溶射粉体と一緒に吸い出される。このようにして、実際には他の層の形成に使用すべき溶射粉体が汚染されることになる。このことは、他の層が、実際には第１の層のみに使用すべき溶射粉体の幾つかの成分を含有することを意味する。
【００１９】
このような汚染物質が極めて有害な結果をもたらし得るのは明白である。例えば、汚染物質、実際には黒色の接着層のみを形成すべき粉体が、白色の摩耗防護層に混入されると、白色の保護層は美的に優れた白色を示さずに、多少灰色に染まるか又は黒い点を含むことになる。製品において美的品質が重要な役割をする場合には、このような様態で汚染された表面を有する製品は当然であるが使用価値がなく、したがって不合格にせざるを得ない。
【００２０】
さらに、層中の汚染物質は必然的に、汚染された層の機械的、化学的、物理的、又は熱的特性の劣化にも確実に繋がり得る。特定の場合では、たとえ少量の汚染物質であっても幾つかの層特性の劇的な劣化に繋がるので、皮膜全体がもはや望ましい特性を持たず、被覆された部品の使用価値が失われ、したがって不合格にせざるを得ない。
【００２１】
したがって、本発明の目的は、改良された溶射装置と、それを使用して多層構造体を基板に被覆できる改良された溶射方法とを提供し、従来技術から知られている欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
これらの目的を、装置及び技術的方法の観点から達成する本発明の主題は、それぞれのカテゴリにおける独立請求項の構成を特徴とするものである。
【００２３】
従属請求項は本発明の特に有利な具体例に関するものである。
【００２４】
したがって、本発明は、被覆材料によって基板の表面を被覆するための溶射装置に関するものである。本溶射装置は、加熱帯域で被覆材料を加熱するための加熱装置を有する溶射銃、及び被覆材料を加熱帯域に導入できる供給装置を有する装入装置も具備する。この構成では、溶射装置は、供給装置と加熱帯域との間の相対位置が動作状態中に変更できるような様態で設計されている。
【００２５】
供給装置と、供給装置を通して供給された溶射粉体の加熱され得る加熱帯域との間の相対位置が動作状態中に変更可能であることによって、供給装置は、第１の被覆工程に続く第２の被覆工程ではもはや溶射粉体を供給する必要がない場合に、プラズマ・フレームの作用領域から除去され、それにより、プラズマ・フレームの吸引作用によって粉体がもはや必要とされていない供給装置から吸い出されない。したがって、例えば、別の溶射粉体によって溶射すべき後続層は、先行層を溶射するために使用された粉体によって汚染されることはもはやあり得ない。
【００２６】
したがって、異なる材料から作製された多層構造体が、被覆すべき層構造体の第１層の溶射から異なる溶射粉体を使用する他層の溶射へ切り換わる間に、溶射粉体のための供給装置を切り換え、及び／又は第１層上に他層を被覆するために基板を別の溶射装置に取り付けるために、溶射工程を中断する必要がなく、とりわけ簡素でかつ効率的な様態で基板に被覆可能である。
【００２７】
溶射装置の好ましい一具体例では、溶射装置の加熱装置は、プラズマ燃焼器及び／又はフレーム溶射用の加熱装置及び／又は爆発溶射用の加熱装置及び／又は別の熱的加熱源である。すなわち、以下で説明する本発明に係る溶射装置は、全ての公知の溶射方法を使用して基本的に実施可能である。即ち、本発明に係る溶射装置が具備する加熱装置の種類、したがって溶射銃の種類は、従来技術から知られた任意の溶射銃又は加熱装置でよい。したがって、本発明に係る溶射装置又は本発明に係る方法は、広く使用可能であり、異なる形態の溶射粉体又は溶射金属線又は溶射材料を、全く任意の材料から作製可能な基板に被覆する場合でも、任意所望の溶射材料を使用して事実上考えられる任意の溶射皮膜を被覆するのに適切である。
【００２８】
工業的に実施する際に特に重要な一具体例では、本配置における溶射装置は、供給装置が加熱装置に対して移動可能な配置になるように設計される。これは、例えば、溶射銃自体が、溶射装置自体に対して一定の位置を有し、その位置は動作中には変更できないが、他方、供給装置の加熱帯域に対する位置、換言すれば、プラズマ溶射銃のプラズマ・フレームに対する位置が変更できるようにすることで実現可能である。この目的のために、特定の一具体例では、供給装置が、例えば、プラズマ溶射銃のプラズマ・フレームによって画定される加熱帯域に対して変位可能な、例えば、可動式搬送台に搭載可能である。
【００２９】
必要条件ではないが、好ましくは、特定の一具体例に関して後段で説明するように、少なくとも第１の供給装置及び第２の供給装置が設けられ、少なくとも第１の供給装置（特定の場合には第１及び第２の供給装置）が、加熱装置に対して移動できるように配置される。このような構成では、第１の被覆材料が第１の供給装置によって送出可能であり、第２の被覆材料が第２の供給装置によって送出可能である。このような構成によって、溶射工程全体を中断する必要もなく、かつ異なる溶射粉体の混入又は汚染を招くことなく、２つ以上の異なる溶射粉体を使用して非常に効率的な態様で皮膜構造体の２つ以上の異なる層を基板上に次々と溶射することが可能になる。かくして、第１の供給装置によって、第１の層を溶射するために第１の溶射粉体を加熱帯域に搬送できる。第１の層が終了すると、第１の供給装置が加熱帯域の作用領域から離れるように移動され、次いで第１の層上に第２の層を溶射するために、第２の異なる溶射粉体が、第１の溶射粉体によって第２の溶射粉体が汚染される虞もなく、第２の供給装置によって加熱帯域に導入され得る。当然であるが、第１の供給装置が加熱帯域の作用領域外に移動した後で、第２の供給装置のみが加熱帯域の領域に移動されることも考えられる。使用される溶射工程又は溶射すべき層に対する要求又は全体的な被覆方法の設計、及び使用される実際の溶射装置の性質に応じて様々な変形が推奨され得る。
【００３０】
本発明に係る溶射装置の他の一実施例では、加熱装置が供給装置に対して移動できるように配置される。すなわち、上記で説明した具体例の別法として、例えば、溶射粉体を搬送するために、２つの異なる溶射粉体貯蔵部に連結された２つの異なる供給装置を備えることも可能であり、溶射装置自体に対する２つの供給装置の位置は動作状態では固定されている。この場合は、溶射銃が、２つの供給装置に対する位置が移動できるように配置される。溶射銃は、例えば、可動式搬送台に配置されて、第１の供給装置に対して溶射のために配置され、第１の供給装置によって第１の溶射粉体が加熱帯域に導入される。そして、溶射銃が可動式搬送台の移動によって移動されて、第２の供給装置からの溶射粉体が加熱帯域に導入できるが、他方では第１の供給装置がもはや加熱帯域の作用領域内に位置しないようにされる。このような装置では、溶射工程自体を中断することなく、基板上に相互に隣接する２つの異なる層を溶射することが可能である。上記に説明した具体例の１つの好ましい変形では、基板を溶射銃と同期して移動させて、基板を溶射銃の移動に適切に結合させ、一方の層を他方の層上に溶射して２つの層を溶射することもできる。
【００３１】
当然であるが、本発明に係る溶射装置の別の具体例では、第１の加熱装置に加えて少なくとも１つの第２の加熱装置が設けられること、少なくとも第１の加熱装置を１つの供給装置に対して可動式に配置すること、及び好ましくは両方の加熱装置を１つの供給装置に対して可動式にすることも可能である。このように異なる種類の溶射銃及び／又は異なる溶射粉体を使用して、１つの基板に異なる層を被覆することができる。
【００３２】
特に、例えば、本発明に係る１つの装置では、フレーム溶射又はＨＶＯＦ溶射の溶射銃、及びプラズマ溶射銃を交替させて使用して、基板に異なる層を設ける場合、フレーム溶射によって最初に１つの層を被覆し、次いでプラズマ溶射によって第２の層を被覆することができる。フレーム溶射又はＨＶＯＦ溶射の公知の装置では、一般的に粉体送出は供給装置を通して軸線方向に行われ、外側から径方向に行われない。そのため、供給装置は、例えば、フレーム溶射中には供給装置を必要としないので、フレーム溶射による被覆工程中は加熱帯域の作用領域外に出される。フレーム溶射による被覆工程が完了すると、フレーム溶射のための溶射銃はプラズマ溶射銃と交換され、それに対応して、溶融帯域に溶射粉体を導入するための供給装置が、プラズマ溶射銃によって生成される溶融帯域の方向に移動される。さらに清掃ユニットを設けることが可能であり、供給装置を加熱帯域の作用領域から移動させて、当業者には十分に周知の清掃ユニットによって溶射粉体の供給装置の清掃を可能にし、この供給装置を後続の被覆工程のために再び理想的な状態にできる。
【００３３】
供給装置及び／又は加熱装置及び／又は清掃ユニットが、駆動装置によって共に移動できるように配置され、又はそれぞれ個別に相互に対して直線的に移動できるように配置することは上記説明から明白である。
【００３４】
この配置では、本発明に係る溶射装置の上記の構成要素の相対的移動が、直線的移動である必要はない。状況に応じて、又は溶射条件に対して課せられた特定の要件に応じて、相互に向かって相対的に移動する経路は、単純な直線よりもさらに複雑でもよい。したがって、供給装置及び／又は加熱装置及び／又は清掃ユニットは、例えば、駆動装置によって相互に対して回転できるように配置できる。それは、溶射中に３つ以上の異なる溶射粉体を切り換えるべき場合に、及び／又は３つ以上の異なる種類の溶射銃を切り換えるべき場合に、特に有利である。
【００３５】
この配置では、相対移動させるための駆動装置は、空圧式駆動装置及び／又は油圧式駆動装置及び／又は磁気駆動装置及び／又は電気式駆動装置、とりわけ、直線モータ又は回転機械又は他の任意の種類でよい。
【００３６】
本発明はさらに、以上に説明した溶射装置の１つで実施すべき溶射方法に関するものであり、該方法によると、加熱装置を有する溶射銃と供給装置を有する装入装置とを具備する溶射装置によって基板表面に被覆材料が被覆され、被覆材料は供給装置によって加熱帯域に導入されて、加熱装置によって加熱帯域で加熱され、さらに供給装置と加熱装置との間の相対位置が動作中に変更される。
【００３７】
模式的に例示されている添付の図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００３８】
図面を参照して本発明に係る溶射装置の幾つかの実施例を詳細に説明する前に、図１ａを参照して、明確化のために可能な限り簡単に従来技術から知られた溶射装置１’の典型的な構成を説明する。この構成では、従来技術の公知の各構成はダッシュ付きの参照符号によって特徴付けられている。
【００３９】
図１ａに模式的に例示するように、公知の典型的な溶射装置１’は基本的に加熱装置、例えば、プラズマ燃焼器を有する溶射銃５’を備え、この加熱装置は加熱帯域６’の領域内でプラズマ・フレームを利用可能にする。供給装置８’が粉体噴射器ホルダ１２’によって溶射銃５’に取り付けられ、供給装置８’は、被覆材料４’（例えば、溶射粉体４’）を収容する粉体供給源１０’に連結される。この被覆材料４’は、供給装置８’によって加熱帯域６’まで導かれ、加熱帯域６’で加熱され、次いで基板３’に被覆されて層を形成する。このような構成の公知の溶射装置１’の特徴は、供給装置８’と加熱帯域６’との間の相対位置９’（参照符号９’を付した点によって表す）が、少なくとも溶射工程が完了する間は変わらないことである。
【００４０】
以下に説明する図１〜図４は、図解形式の観点からいえば、図１ａの例図の垂直断面に相当する。しかし、当然のことであるが、図１〜図４は本発明に係る溶射装置の例示であり、したがって図１ａのような従来技術を示すものではない。
【００４１】
図１は、本発明に係る溶射装置（以下では参照符号１を付す）を模式的に例示する。
【００４２】
実施に際して特に重要な本実施例は、２つの異なる溶射粉体４、４１、４２を使用して２つの層から成る皮膜を基板３の表面２に次々に一方を他方の表面上に溶射するのに特に適切である。図１に例示した構成では、二層構造体を形成するために、基板３に溶射粉体４１が被覆され、次いで溶射粉体４２が被覆される。
【００４３】
２つの容器１０、即ち、第１の容器１０１及び第２の容器１０２が溶射粉体供給源１０、１０１、１０２として設けられ、それらは、２つの異なる層を溶射するための２つの異なる溶射粉体４、即ち、第１の溶射粉体４１及び第２の溶射粉体４２を収容する。容器１０１は、第１の導管１１１を介して第１の供給装置８１に連結され、第１の供給装置８１によって第１の溶射粉体４１を加熱帯域６に導入できる。これと同様に、第２の供給装置８２は、第２の供給装置８２が加熱帯域６の領域内に位置する場合に、第２の導管１１２を介して第２の容器１０２に連結され、第２の層を溶射するために第２の溶射粉体４２を加熱帯域に導入できる。遮断弁１３１、１３２がそれぞれに導管１１１、１１２の中に設けられて、容器４１、４２からそれらに対応する供給装置８１、８２への粉体供給が、遮断弁１３１、１３２を閉鎖することによって停止でき、又は遮断弁１３１、１３２の一方を開放することによって供給可能にできる。２つの遮断弁８１、８２は共に、可動レール（以下、全体として粉体噴射器ホルダ１２と呼ぶ）に設けられる。この粉体噴射器ホルダ１２が移動可能であることは、両方向矢印９による記号で示されている。図１に示すとおり、基板３には溶射粉体４１を使用して第１の層が被覆される。被覆工程、即ち、溶射粉体４１を使用する被覆が完了すると、粉体噴出器ホルダは、駆動装置（図１に示さず）によって図面の両方向矢印９に沿って左方向に移動され、溶射粉体４２が供給装置８２によって溶融帯域６に導入できるように供給装置８２が位置決めされる。したがって、次の第２の層が、第１の溶射粉体４１によって第２の溶射粉体４２が汚染される虞もなく、溶射粉体４１の溶射された第１の層上に溶射される。
【００４４】
図１に従う別の実施例を図２に模式的に例示するが、それは回転できるように配置された供給装置を備える。
【００４５】
この図に例示された実施例では、３つの異なる供給装置８、即ち、第１の供給装置８１、第２の供給装置８２、及び第３の供給装置８３が設けられ、それらは基本的に環状リングとして形成される粉体噴射器ホルダ１２に配置されている。基板３には、図２に示した溶射装置１によって少なくとも３つの異なる層が次々に被覆され得る。この環状の粉体噴射器に４つ以上の又は２つ以下の供給装置８を設けることは、当然のことであるが何らの問題もなく可能である。このことは当然ながら、図１による粉体噴射器ホルダ１２の場合にも全く同じように当てはまる。原理上は、図２に示された溶射装置１に関する被覆方法は、既に図１の説明で詳細に述べたものと同様に機能する。基本的な違いは、１つの供給装置８、例えば、第１の供給装置８１から別の供給装置８２又は８３への切換えが、図１の粉体噴射器ホルダにおけるような直線移動によるのではなく、両方向矢印９によって表したように、粉体噴射器ホルダ１２が回転軸１４回りに回転移動することによって行われることに見ることができる。
【００４６】
枢動できるように配置された供給装置を備える第３の実施例を図３に示す。この溶射装置１も２つの異なる溶射粉体４１、４２を基板３に次々に被覆するのに適切である。基本的な違いは、供給装置８１、８２の切換えが、両方向矢印９による記号で示すように、供給装置８１、８２をそれぞれの枢軸１４の回りに、好ましくは同時に枢動できることによって行われる点のみである。これは、例えば、容器１０１からの溶射粉体４１を使って基板３の表面２に第１の層を溶射し終えたときに、供給装置８１が、加熱帯域６の領域から離れるように図面に従って軸１４１の回りを左方向側に旋回され、供給装置８２が軸１４２の回りを加熱帯域６の領域内に旋回される。溶射粉体４１、４２の供給を制御する弁１３は、２つの他の実施例に関して上記で既に記載した説明と同じように、開閉が行われる。
【００４７】
最後に、本発明に係る溶射装置１の一実施例を図４に示すが、それは移動可能に配置された溶射銃５、５１、５２を備える。この特定の実施例は、例えば、１つの同じ溶射粉体を使用して２つの層を異なる溶射銃によって被覆することができる。異なる特徴を有する層が、異なる溶射パラメータで動作する異なる溶射銃を使用するか又は異なる方法によって、１つの同じ溶射粉体を使用して溶射できることが知られている。したがって、図４に模式的に示した溶射銃５１は、例えば、ズルツア・メトコ・Ｆ４−ＭＢ（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ  Ｆ４−ＭＢ）（登録商標）プラズマ溶射銃であり、他方で溶射銃５２はズルツア・メトコ・トリプレックスＩＩ（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ  Ｔｒｉｐｌｅｘ  ＩＩ）（登録商標）プラズマ溶射銃であり得る。極めて高品質の層が、例えば、後者を使用して溶射可能である。したがって、表面品質が要求されない接着層が、例えば、Ｆ４−ＭＢプラズマ溶射銃を使って溶射され、接着層は、引き続いてトリプレックス溶射銃５２によって溶射される非常に高品質の層によって覆われるので、最適な表面が実現されるようになっている。上記に挙げた２種類の溶射銃５は共にプラズマ溶射銃５であるが、他方、２つの溶射銃５１、５２が異なる原理によって動作する２つの溶射銃５であってもよい。したがって、例えば、溶射銃５１は、フレーム溶射銃又は溶線溶射銃５２でもよい。溶射銃５の他の任意の組合せも可能であることは明白である。
【００４８】
図４に示した実施例では、図１〜図３の助けを借りて説明した実施例とは異なり、被覆すべき基板３が供給装置８の前方に位置決めされ、第１の溶射銃５１は溶射工程時に第２の溶射銃５２と交換可能である。
【００４９】
この図では、２つの溶射銃５１、５２が、溶射工程中に両方向矢印９の方向に移動できる可動式溶射銃ホルダ１５に装架されて、溶射銃が切り換えられ、順次、最初に溶射銃５１を使用して１つの層を溶射し、その後で溶射銃５２を使用して第２の層を溶射できるようになされる。図２及び図３に示された実施例と同様に、溶射銃５１、５２は環状の溶射銃ホルダ１５の上に装着可能であり、又は溶射銃５１、５２は枢動自在に配置可能であることも言うまでもない。当然のことであるが、基板３に３つ以上の異なる層を溶射できるように、３つ以上の同じ又は異なる溶射銃を溶射銃ホルダ１５に設けることも可能である。
【００５０】
以上にさらに詳細に説明した実施例は任意の適切な様態で組合わせ可能であることは明白である。すなわち、溶射装置１は、複数の同じ又は異なる種類の溶射銃５ばかりでなく、相互に対して別個に又は共に移動可能な１つ又は複数の異なる供給装置８も備えることが可能であり、異なる溶射粉体によって、及び／又は、例えば、プラズマ溶射、溶線式溶射、ＨＶＯＦなどの異なる溶射法によって層構造体を溶射できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】従来技術から知られた溶射装置を示す図。
【図１】移動できるように配置された供給装置を備える、本発明に係る溶射装置の一実施例を示す図。
【図２】回転できるように配置された供給装置を備える、図１とは異なる実施例を示す図。
【図３】枢動式に配置された供給装置を備える第３の実施例を示す図。
【図４】可動式に配置された溶射銃を備える一実施例を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１  溶射装置
２  基板表面
３  基板
４  被覆材料
４１  第１の被覆材料
４２  第２の被覆材料
５１  第１の溶射銃
５２  第２の溶射銃
６１  第１の加熱帯域
６２  第２の加熱帯域
８１  第１の供給装置
８２  第２の供給装置
９  相対位置
【図１ａ】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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