(57)【要約】【課題】本発明はコーティング粉末をコーティング前に予熱して同一のスプレー工程条件において高い積層率と優れたコーティング層を得るようにする粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置及び上記装置を用いてＷＣ−Ｃｏ粉末を噴射することにより耐摩耗性及び高靭性を有するナノ構造の高硬度ＷＣ−Ｃｏコーティングを製造する方法に関する。【解決手段】本発明において提供される低温スプレー装置は、主ガスと副ガス（主ガス側に供給されない残りのガス）の供給量を制御するガス制御部、上記ガス制御部のガス供給制御を通じて供給された主ガスを加熱するガスヒーター、上記ガス制御部の供給量制御により上記ガスヒーター側に供給されない残りのガス（副ガス）の供給を受け上記残りのガス（副ガス）と共にコーティング粉末を供給する粉末送給装置、上記粉末送給装置から供給されるコーティング粉末を予熱する粉末予熱装置、上記ガスヒーターから加熱された主ガスと上記粉末予熱装置から予熱されたコーティング粉末を混合する混合チャンバー、上記粉末予熱装置と上記ガスヒーターを制御して温度を調節する制御部及び上記混合チャンバーから混合されたコーティング粉末を噴射する噴射ノズルを具備することを特徴としている。【選択図】図１
2007516827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ガスと副ガス（主ガス側に供給されない残りのガス）の供給量を制御するガス制御部と、
前記ガス制御部のガス供給制御を通じて供給された主ガスを加熱するガスヒーターと、
前記ガス制御部の供給量制御により前記ガスヒーター側に供給されない残りのガス（副ガス）の供給を受け前記残りのガス（副ガス）と共にコーティング粉末を供給する粉末送給装置と、
前記粉末送給装置から供給されるコーティング粉末を予熱する粉末予熱装置と、
前記ガスヒーターから加熱された主ガスと前記粉末予熱装置から予熱されたコーティング粉末を混合する混合チャンバーと、
前記粉末予熱装置と前記ガスヒーターを制御して温度を調節する制御部、及び
前記混合チャンバーから混合されたコーティング粉末を噴射する噴射ノズルと、
を具備することを特徴とする粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置。
【請求項２】
前記粉末予熱装置は、ハウジング、前記ハウジングに装着され抵抗加熱が実施される加熱装置及び前記粉末送給装置と前記混合チャンバーが流体連通されるよう前記ハウジング内にスクリュー形状で形成され、前記コーティング粉末を移送するコーティング粉末移送管を具備することを特徴とする請求項１に記載の粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置。
【請求項３】
前記粉末移送管は、ステンレススチールであることを特徴とする請求項１に記載の粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置に関することとして、より詳細にはコーティング粉末をコーティング前に予熱して同一のスプレー工程条件において高い積層率と優れたコーティング層を得るようにする粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来には素材を母材に結合させるため溶射コーティング方法が広く知られていた。溶射コーティング方法は、母材の基板にブラスティング（ｂｌａｓｔｉｎｇ）処理して凸凹を与え機械的結合でコーティングする方法であって、コーティングしようとする粉末素材を電気アークやプラズマのような様々な熱源で溶かした後、高速で基板に噴射してコーティングする方法を称する。
【０００３】
このような溶射コーティング方法は、ほぼ全ての素材がコーティング可能で、基板の温度上昇が微々で、短時間に比較的厚いコーティングが出来る等の長所によって現在様々な産業分野において広く使用されている。
【０００４】
しかし、このような溶射コーティング方法は、コーティング素材を溶融させることとなるため、コーティング粉末が元々持っていた構造とは相違な構造を示す場合があるという短所を有している。特に、ナノや非晶質のような特殊構造は、元素材がナノや非晶質構造を有するとしても溶射コーティング時素材が溶融されるため、コーティング後の構造はナノや非晶質構造をそのまま維持することがほぼ不可能である。
【０００５】
特に、ナノ構造のＷＣ−Ｃｏのような素材を用いて高速溶射する場合には、熱源に露出される粉末の面積が大きいためＷＣの分解によるＷ２ＣやＷ３Ｃｏ３Ｃ、Ｗ６Ｃｏ６Ｃのような弱いカーバイドへの分解が容易で、良好なコーティング層を得ることがほぼ不可能であるという短所を有している。
【０００６】
上記のような溶射コーティング方式の問題点を解決すべく、溶射コーティング方法より低温で粉末をコーティングすることが出来る低温スプレー技術が開発されたが、低温スプレー技術は１ないし５０μｍ大きさ程度の粉末粒子を窒素、ヘリウム、空気などの高圧ガスを用いて粒子速度をコーティング素材が母材にコーティングされることが可能な素材別臨界速度以上である３００ないし１２００ｍ／ｓｅｃの速度に加速させると、コーティング素材の運動エネルギーによってコーティング素材が焼成変形されると同時に母材と結合されコーティングされるようにする技術を称する。
【０００７】
このような低温スプレー技術はコーティング素材を溶融させず、純粋な固相状態でコーティングを実施するため、溶射コーティング方式の上記問題をある程度解決することが出来る。また、このような技術によると、凝固応力による残留引張応力が存在しないため、厚いコーティングも可能でニアネットシェイプ（ｎｅａｒ  ｎｅｔ  ｓｈａｐｉｎｇ）工程でも好ましい。
【０００８】
このような低温スプレー技術を使用する技術は特許文献１乃至特許文献１３等に開示されている。
【０００９】
これらのうち特許文献１には低温スプレー技術を使用した部品の補修方法が、特許文献２にはタービンブレードの補修方法が開示されている。また、特許文献３と特許文献４にはガス速度が１０００ｍ／ｓｅｃ以上可能なノズルに対して明記しており、粉末粒子が５０μｍ以上も可能であると記載されており、このようなことを可能にするものとして、加速ガスとコーティング粒子が混合されるチャンバーにおいて主ガス供給ラインと粉末供給ラインとのライン断面積の割合に対して言及している。
【００１０】
特許文献５、特許文献６及び特許文献７では低温スプレーノズルを容易に分離する方法、主ガスラインの素材及び最大予熱温度（７００℃）に対して記載している。
【００１１】
一方、特許文献８では、低温スプレーを自動車エンジンブロックのシリンダ内壁コーティングに適用する方法に対して記述している。
【００１２】
また、特許文献９及び特許文献１０では低温スプレーを用いた熱遮断コーティング素材及び方法を明記している。
【００１３】
また、特許文献１１、特許文献１２及び特許文献１３では低温スプレー工程を用いた電気電子部品素材及び方法に対して記載している。
【００１４】
上記のように低温スプレー技術は、様々な分野に応用可能な有用な技術であるが、克服すべき問題点も多数有している。
【００１５】
先ず最初は、このような低温スプレー技術を利用する工程は固相状態の材料を用いる工程であるため、使用できる材料の範囲が限定されるしかない。特に、セラミック材料は、低温スプレー技術で使用するには非常に困難で、靭性に優れた純粋銅、ニッケル、アルミニウム等が多く使用される。
【００１６】
次は、上記のように多く使用される素材さえも良好なコーティング性を有するためには、臨界速度以上の高い速度で噴射されてこそコーティングされることができ、コーティング後の積層率が高くないため、実収率が低下されるという問題を有している。
【００１７】
また、ＷＣ−Ｃｏ素材のようなサーメット（Ｃｅｒｍｅｔ）素材の場合には、耐摩耗性が優秀で産業用として広く使用される素材の一つであるが、そのコーティング性が非常に不良で溶射コーティング分野でのみ主に利用されており、低温スプレー技術に適用されるのは困難である。
【００１８】
加速ガスの速度を増大させるためには、ガス供給部の圧力を高める方法が考えられる。しかし、このような方法を使用する場合には、ガス圧力を高めるため動力が多く使われ、ガスの消費量が増加して経済性が非常に悪化されるという問題がある。
【００１９】
これを解決すべく、低温スプレー装置においてガス供給部の圧力を高めることなく、ガス速度を上げるため加速ガスを４００〜６００℃程度で加熱して使用する方法が通常実施されてきた。このようなガス加熱方法は、ガスヒーター内部及びそれ以後のガスの比体積とガス圧力を増加させる効果があり、ノズル出口から断熱膨張効果を得ることができ、加速ガス速度の増大に効果的である。
【００２０】
しかし、このような方法だけでは満足できる積層率を得ることが困難で、特に、サーメット材料のコーティングには未だに困難性がある。従って、加速ガスの速度をより高めるためにはガスヒーターから加熱されるガスの温度をさらに上昇させるべきであるが、このような方法は、温度を上昇させるほど電気消費が増加し、ガスヒーターのチューブ寿命も減少するという問題点があり、温度上昇には限界がある。
【００２１】
【特許文献１】米国特許６，３６５，２２２  Ｂ１
【特許文献２】米国特許６，４９１，２０８  Ｂ２
【特許文献３】米国特許６，１３９，９１３
【特許文献４】米国特許６，２８３，３８６
【特許文献５】米国特許２００１／００４２５０８  Ａ１
【特許文献６】米国特許２００２／００３３１３５  Ａ１
【特許文献７】米国特許６，５０２，７６７  Ｂ２
【特許文献８】米国特許２００２／００７３９８２  Ａ１
【特許文献９】米国特許２００２／０１０２３６０  Ａ１
【特許文献１０】米国特許６，４４４，２５９  Ｂ１
【特許文献１１】米国特許２００２／０１８２３１１  Ａ１
【特許文献１２】米国特許２００２／０１８２３１３  Ａ１
【特許文献１３】米国特許２００２／０１８２３１４  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は上記のような低温スプレー技術の問題を解決すべく、コーティング粉末をコーティング前に予熱して同じ条件でも高い積層率と優れたコーティング層を得ることが出来る低温スプレー装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を成すための本発明の低温スプレー装置は、主ガスと副ガス（主ガス側に供給されない残りのガス）の供給量を制御するガス制御部、上記ガス制御部のガス供給制御を通じて供給された主ガスを加熱するガスヒーター、上記ガス制御部の供給量制御により上記ガスヒーター側に供給されない残りのガス（副ガス）の供給を受け上記残りのガス(副ガス)と共にコーティング粉末を供給する粉末送給装置、上記粉末送給装置から供給されるコーティング粉末を予熱する粉末予熱装置、上記ガスヒーターから加熱された主ガスと上記粉末予熱装置から予熱されたコーティング粉末を混合する混合チャンバー、上記粉末予熱装置と上記ガスヒーターを制御して温度を調節する制御部、及び上記混合チャンバーから混合されたコーティング粉末を噴射する噴射ノズルを具備することを特徴とする。
【００２４】
この際、上記粉末予熱装置は、ハウジング、上記ハウジングに装着され抵抗加熱が実施される加熱装置及び上記粉末送給装置と上記混合チャンバーが流体連通されるよう上記ハウジング内にスクリュー形状で形成され、上記コーティング粉末を移送するコーティング粉末移送管を具備することが好ましい。
また、上記粉末移送管はステンレススチールであることが好ましい。
【００２５】
本発明によると、粉末予熱装置を具備した低温スプレー装置は、コーティング粉末をコーティング前に予熱することにより、同一のスプレー工程条件において高い積層率と優れたコーティング層を得ることが出来る。
【００２６】
また、本発明は、高い耐摩耗性及び高靭性を有するナノ構造の高硬度ＷＣ−Ｃｏコーティングを提供することが出来る。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、従来の溶射コーティング技法によると発生される粒子構成化合物または構造が変化して、目的とするコーティング層を製造し難い短所を解決することができ、また、通常の低温スプレー技法を利用する場合コーティング層の気孔度及び積層率が悪くなる短所を補完することが出来る効果的かつ経済的にコーティング層を形成することが出来る低温スプレー装置及び方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を添付の図面を参照に詳細に説明する。
図１は本発明の好ましい実施例による粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置を概略的に図示した図面で、図２は図１の粉末予熱装置をより詳細に示した図面である。
【００２９】
図１及び図２に図示された通り、本発明による粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置１００は、主ガス１１と副ガス１３（主ガス側に供給されない残りのガス）の供給量を制御するガス制御部１０、上記ガス制御部１０のガス供給制御を通じて供給された主ガスを加熱するガスヒーター２０、上記ガス制御部の供給量制御により上記ガスヒーター側に供給されない残りのガス（副ガス）の供給を受け上記残りのガス（副ガス）と共にコーティング粉末を供給する粉末送給装置３０、上記粉末送給装置３０から供給されるコーティング粉末を予熱する粉末予熱装置４０、上記ガスヒーター２０から加熱された主ガスと上記粉末予熱装置４０から予熱されたコーティング粉末を混合する混合チャンバー５０、上記粉末予熱装置４０と上記ガスヒーター２０を制御して温度を調節する制御部６０、及び上記混合チャンバーから混合されたコーティング粉末を噴射する噴射ノズル７０を具備する。
【００３０】
上記ガス制御部１０は、ガスの供給量を制御する。具体的に言うと、主ガス１１をガスヒーター２０に供給し、ガスヒーター側に供給されない残りのガス１３（副ガス）を粉末送給装置３０側に供給する。
【００３１】
上記ガスヒーター２０は、ガス制御部１０から供給される主ガス１１を加熱する作用をするが、加熱された主ガスは、体積膨張による圧力補償とノズルから噴射される時、高い内部エネルギーによって断熱膨張効果を増大させる。
【００３２】
また、上記粉末送給装置３０は、上記ガス制御部１０から副ガスの供給を受け副ガスにより粉末を流動化（ｆｌｕｉｄｉｚｉｎｇ）させ、粉末と副ガスを後続する粉末予熱装置４０側に供給する役割をする。
【００３３】
上記粉末予熱装置４０は、本発明の最も特徴的な構成として、従来の低温スプレー装置と同一のガス供給条件下においてコーティングされる粉末の実収率を上げることが出来るだけではなく、従来の低温スプレー装置で具現され難かったＷＣ−Ｃｏサーメットのようなコーティング性の悪い物質のコーティングも容易にする核心的な装置である。
【００３４】
上記粉末予熱装置４０は、図１及び図２に図示された通り、粉末送給装置３０と混合チャンバー５０との間に設置されており、ハウジング４１、上記ハウジング４１に装着され抵抗加熱が実施される加熱装置４３、及び上記粉末送給装置３０と上記混合チャンバー５０が流体連通されるよう上記ハウジング４１内にスクリュー形状で形成され、上記コーティング粉末を移送するコーティング粉末移送管４５を具備している。上記加熱装置４３は、ハウジング４１内部を加熱するためのものとして、抵抗線で具備され抵抗加熱を実施することが好ましい。即ち、上記加熱装置４３は、ハウジング内部を通過する粉末移送管内部の粉末を間接加熱する。
【００３５】
この際、粉末予熱装置４０の熱効率を最大化し及び空間制約を最小化するためには、上記コーティング粉末移送管４５をスクリュー形状にすることが効果的である。また、上記スクリュー形状は少なくとも５回転以上であることが好ましい。このような粉末移送管４５の形状により、ハウジング内部での粉末滞留時間は長くなり、それだけコーティング粉末の予熱効果も高くなるのである。上記粉末移送管４５の材質は高温腐食防止のため、ステンレススチール材質で具備されることが好ましい。
【００３６】
上記のような粉末加熱装置から加熱された粉末は、従来の低温加熱装置から噴射される粉末よりその温度が高くなるが、このような場合、粉末のエネルギーが増加し延性と靭性も増大されコーティング性が著しく向上されることとなる。
【００３７】
上記の粉末予熱装置４０とガスヒーター２０は、装置の安定性と粉末のコーティング性を考慮して適切な温度範囲内に制御されることが要されるが、これらを制御するため制御部６０が必要である。この際、上記制御部６０はコンピュータで具備されることが出来る。
【００３８】
上記粉末予熱装置４０を通じて予熱されたコーティング粉末は、混合チャンバー５０へ伝送され、ガスヒーターから加熱され供給される主ガスと混合されコーティングに適切なガス／粉末比を形成する。
【００３９】
上記混合チャンバー５０内部のガス／粉末混合物は、後続の噴射ノズル７０を通じてコーティング対象体７１に噴射されコーティングが実施される。
【００４０】
上記のように、本発明による低温スプレー装置は、粉末予熱装置を具備したものとして、従来の低温スプレー装置より優れたコーティング特性を有する装置である。その理由は、低温スプレー工程は根本的に素材の焼成変形による積層からなる工程であるため、コーティング素材の靭性が増加するほど積層率とコーティング特性が向上されるが、金属は温度が上昇されると靭性が増加する性質を有しており、本発明による粉末予熱装置を具備したスプレー装置は、粉末の温度を効果的に上昇させることが出来るからである。
【００４１】
以下、本発明による低温スプレー装置を用いたナノ構造の超硬度ＷＣ−Ｃｏコーティング製造方法に対して詳細に説明する。
【００４２】
ナノ構造のＷＣ−Ｃｏ粉末は、Ｃｏマトリックス構造内にナノサイズのＷＣ（タングステンカーバイド）が微細均一に分布されている粉末である。このようなナノ構造のＷＣ−Ｃｏ粉末を用いてコーティング層を形成すると耐摩耗性が非常に優秀なため、高硬度コーティング層として使用されることが出来る。
【００４３】
しかし、ナノ構造のＷＣ−Ｃｏ粉末は、表面積が非常に広く反応性が高いため、溶射コーティング方式でコーティングする場合、ＷＣの分解によるＷ２ＣやＷ３Ｃｏ３Ｃ、Ｗ６Ｃｏ６Ｃのような弱いカーバイドへの分解が容易で、良好なコーティング層を得ることが難しく、このような短所を克服するため通常の低温スプレー工程を利用しても良好なコーティング層を得るための臨界速度が高過ぎて適切な対策となることは出来なかった。
【００４４】
上記のような問題を解決するための適切な対策に対して、本発明の発明者などが鋭意研究した結果、低温スプレー時噴射される粒子の全体エネルギーを上げる場合に従来より著しくコーティング性が向上されることが出来るということが分かった。
【００４５】
その理由は、通常の低温スプレー加速ガスの速度のみでは、ＷＣ−Ｃｏサーメットがコーティングされることが可能な臨界速度に到達することが困難で、臨界速度以上の速度を具現するための方法も現実的には具現不可能であるため、速度による運動エネルギーを補償するための他の形態のエネルギーが必要で、噴射される粒子がコーティング母材に衝突する時発生する衝撃エネルギーを容易に吸収できるよう靭性も向上させる必要があるからである。
【００４６】
このような条件を全て満足させることが出来る方法が粒子の温度を上げる方法である。即ち、粒子の温度を高めると粒子が持っている熱エネルギーが増加して母材に衝突後、母材または他の粉末粒子に結合するためのエネルギーを増加させることができ、温度が高くなると靭性が向上される金属の性質によってＣｏマトリックス構造の靭性が向上できるからである。
【００４７】
上記の結果を基に高硬度ＷＣ−Ｃｏコーティング層を製造する方法を説明すると下記の通りである。
【００４８】
先ず、ナノサイズのＷＣがＣｏマトリックス構造内に均一に分布されているＷＣ−Ｃｏサーメットのサイズを１〜５０μｍ範囲に制限する必要がある。１〜５０μｍ範囲は、低温スプレー時最も無難に噴射されることが可能な粒子のサイズである。
【００４９】
次に、上記のコーティングされる粉末を運搬するガスを供給する必要がある。上記運搬ガスは二つの経路に分けて供給されるが、一つは主なガスとして噴射時にコーティング粉末に運動エネルギーを供給するガスで、もう一つは、コーティング粉末が主ガスと混合される場所までコーティング粉末を運搬するため必要なガス（副ガス）である。
【００５０】
二つの経路に分けて供給されるガスのうち主ガスは、噴射時に高い速度を有することが出来るようガスヒーター等によって加熱される必要があり、従って、粉末と混合される前に加熱過程を経るべきである。
【００５１】
また、副ガスは、別途の粉末貯蔵所（ガス送給装置３０）にある粉末を流動化させ流動化された粉末を混合場所まで運搬する。
【００５２】
以後、流動化された粉末と副ガス及び主ガスは、混合チャンバー５０内で混合され高速で噴射され、そのエネルギーによってコーティング粉末は、コーティング母材または予め積層された粉末と結合されコーティング層を形成する。
【００５３】
この際、主ガス及び副ガスとして使用されるガスは、反応性が高いナノ構造のＷＣ−Ｃｏ粉末との反応を最小化し、高い加速速度を得るため窒素またはヘリウムであることが適当である。
【００５４】
そして、上記のように粉末に熱エネルギーを付与するためには、粉末が１００℃以上になるよう加熱する必要がある。粉末予熱温度を増大するほどコーティング特性は良好となるが、その分予熱に必要な時間が増加し電力消費量が増加するため、生産性と経済性が低下する。従って、上記粉末予熱温度は最大６００℃に制限する。
【実施例】
【００５５】
本発明の幾つかの実施態様を以下に示す。しかし、以下の実施例は本発明を限定するのではなく、例示するためのものであって、実施例に記載された形態からその形態が一部変形されたり置換されても、本発明の思想の範囲内に属するものであれば全て発明の権利内に属する。
【００５６】
（実施例１）ニッケル粉末の低温スプレー工程
本発明による粉末予熱装置を具備した低温スプレー装置の効果を調べるため表１に記載された条件でＮｉ粉末に対するコーティングを実施した。
【００５７】
【表１】
2007516827.tif 000003
【００５８】
上記表１のような条件で下記表２のように粉末の予熱条件を変更しつつ低温スプレー作業を実施した。
【００５９】
【表２】
2007516827.tif 000004
【００６０】
上記表１で使用したコーティング母材は、コーティング前にブラスティング（ｂｌａｓｔｉｎｇ）処理によって表面粗度を付与して使用した。
【００６１】
上記表２の結果から分かるように、全ての条件を同一にして粉末予熱条件のみ変化させた場合、粉末予熱温度が増加するほど積層率とコーティングの厚さが急激に上昇することが分かり、特に、粉末の予熱を実施しない比較例では気孔度が５％と実施例の場合より非常に高い気孔度を有しており、精密なコーティング層を形成し難いことが分かる。
【００６２】
（実施例２）ＷＣ−Ｃｏ粉末の低温スプレー条件検討
本発明による粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置のまた異なる実施例を下記表３及び表４に示した。
【００６３】
【表３】
2007516827.tif 000005
【００６４】
【表４】
2007516827.tif 000006
【００６５】
上記表３はＷＣ−１２％Ｃｏ及びＷＣ−１５％Ｃｏを低温スプレーする時の工程条件を示したもので、表４は上記表３の条件下で粉末予熱温度を変化させつつ低温スプレーした結果を示したものである。
【００６６】
上記表４から分かるように、予熱をしない低温スプレー工程（比較例２）ではコーティング厚さとビッカーズ硬度いずれも発明例に比べて衰えていることが分かる。
【００６７】
実験結果をより綿密に確認するため、比較例２と発明例６によってコーティングされた構造の断面を顕微鏡で観察し、その結果を図３及び図４に示した。図３は比較例２によってコーティングを実施した構造の断面写真であるが、図４の発明例による結果より構造が精密でないことが分かり、図４の発明例の場合、構造がナノ構造を旨く維持していることが分かる。従って、本発明によって製造されたコーティング層の場合、良好なコーティング厚さと硬度を有することができ、溶射コーティングで示されたようなナノ構造の変形が殆ど起こらなかったことが確認された。
【００６８】
（実施例３）従来の溶射コーティング方式との比較
本発明による低温スプレー装置及びこれを用いた低温スプレー方法の効果を従来の溶射コーティング方式と比較するため下記表５に記載された条件で実験を行った。
【００６９】
【表５】
2007516827.tif 000007
【００７０】
上記表５から分かるように、高速溶射方法を使用する比較例３乃至５の場合には、原料粉末の組成、粉末粒度及び粉末構造に関係なく溶射後ナノ構造のコーティング層を確保することが困難であった。即ち、比較例４の場合にはナノ構造を有している１〜２０μｍ微細粒子を高速溶射した結果であるが、コーティング層には構造が相当変更されマイクロ構造を多量含有していた。しかし、本発明による発明例８及び発明例９の場合には、良好なナノコーティング層を得ることが可能であった。また、比較例３ないし５の場合には、硬度が大体１２００Ｈｖ以下と低い水準を示しているが、発明例の場合には１５００Ｈｖ以上、場合によっては２０００Ｈｖ以上の高い硬度を有しているコーティング層が形成されることが分かった。
【００７１】
比較例と発明例の差をより明確に確認するため、図５には比較例３によって高速溶射した後のコーティング層のＸ線回折結果を、図６には発明例８によって低温スプレーした後のコーティング層のＸ線回折結果を示した。
【００７２】
図５及び図６においてその差を明確に確認することが出来る。即ち、図５はＷＣとＣｏのピーク位置が明確に表しつつ、その中間相はほぼ確認することが出来ない反面、図６をみると原料粉末に含まれていたＷＣのピーク以外にも溶射によって変形されたＷ２Ｃのピークも表れ硬度を低下させていることが分かる。
【００７３】
以上の実施例から分かるように、本発明による粉末予熱装置を具備した低温スプレー装置及びこの装置を用いたＷＣ−Ｃｏ粉末の低温スプレー方法の効果を確認することが出来る。
【００７４】
但し、上記の実施例は本発明の好ましい実施態様のうち幾つかを例示したことに過ぎず、本発明の権利範囲を限定しようとするのではない。本発明の権利範囲は請求範囲に記載された事項とこれらの均等物によって決められる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の好ましい実施例による粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置を概略的に図示した概念図である。
【図２】図１の粉末予熱装置を概略的に図示した斜視図である。
【図３】表４の比較例１により形成されたコーティング層のエッチング後の断面構造を図示した写真である。
【図４】表４の発明例６により形成されたコーティング層のエッチング後の断面構造を図示した写真である。
【図５】表５の比較例３により形成されたコーティング層に対してＸ−線回折分析を実施した結果である。
【図６】表５の発明例８により形成されたコーティング層に対してＸ−線回折分析を実施した結果である。
【図１】
2007516827.tif 000008
【図２】
2007516827.tif 000009
【図３】
2007516827.tif 000010
【図４】
2007516827.tif 000011
【図５】
2007516827.tif 000012
【図６】
2007516827.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月4日(2006.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ガスと副ガス（主ガス側に供給されない残りのガス）の供給量を制御するガス制御部と、
前記ガス制御部のガス供給制御を通じて供給された主ガスを加熱するガスヒーターと、
前記ガス制御部の供給量制御により前記ガスヒーター側に供給されない残りのガス（副ガス）の供給を受け前記残りのガス（副ガス）と共にコーティング粉末を供給する粉末送給装置と、
前記粉末送給装置から供給されるコーティング粉末を予熱する粉末予熱装置と、
前記ガスヒーターから加熱された主ガスと前記粉末予熱装置から予熱されたコーティング粉末を混合する混合チャンバーと、
前記粉末予熱装置と前記ガスヒーターを制御して温度を調節する制御部、及び
前記混合チャンバーから混合されたコーティング粉末を噴射する噴射ノズルと、
を具備することを特徴とする粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置。
【請求項２】
前記粉末予熱装置は、ハウジング、前記ハウジングに装着され抵抗加熱が実施される加熱装置及び前記粉末送給装置と前記混合チャンバーが流体連通されるよう前記ハウジング内にスクリュー形状で形成され、前記コーティング粉末を移送するコーティング粉末移送管を具備することを特徴とする請求項１に記載の粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置。
【請求項３】
前記粉末移送管は、ステンレススチールであることを特徴とする請求項２に記載の粉末予熱装置が具備された低温スプレー装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上記粉末予熱装置４０は、図１及び図２に図示された通り、粉末送給装置３０と混合チャンバー５０との間に設置されており、ハウジング４１、上記ハウジング４１に装着され抵抗加熱が実施される加熱装置４３、及び上記粉末送給装置３０と上記混合チャンバー５０が流体連通されるよう上記ハウジング４１内にスクリュー形状で形成され、上記コーティング粉末を移送するコーティング粉末移送管１５を具備している。上記加熱装置４３は、ハウジング４１内部を加熱するためのものとして、抵抗線で具備され抵抗加熱を実施することが好ましい。即ち、上記加熱装置４３は、ハウジング内部を通過する粉末移送管内部の粉末を間接加熱する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
この際、粉末予熱装置４０の熱効率を最大化し及び空間制約を最小化するためには、上記コーティング粉末移送管１５をスクリュー形状にすることが効果的である。また、上記スクリュー形状は少なくとも５回転以上であることが好ましい。このような粉末移送管１５の形状により、ハウジング内部での粉末滞留時間は長くなり、それだけコーティング粉末の予熱効果も高くなるのである。上記粉末移送管１５の材質は高温腐食防止のため、ステンレススチール材質で具備されることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、副ガスは、別途の粉末貯蔵所（ガス送給装置３０）にある粉末を流動化させ流動化された粉末を混合場所まで運搬する。上記のように粉末に熱エネルギーを付与すべきであるため、混合前に流動化された粉末とガスは粉末予熱装置４０によって予熱される必要がある。
【国際調査報告】
2007516827.tif 000014
2007516827.tif 000015