(57)【要約】【課題】溶射皮膜の品質を向上させる。【解決手段】溶射装置は、輸送管と、回転体と、を備える。輸送管は、プラズマ噴流を形成してプラズマ溶射を実行する溶射ガンの上流に配置され、溶射材料を通過させる。回転体は、輸送管中に設けられ、溶射材料の供給方向と略直交する軸と、表面に回転方向に所定間隔ごとに形成される複数の溝部とを有し、輸送管を略遮蔽しつつ供給方向に回転駆動されるよう構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ噴流を形成してプラズマ溶射を実行する溶射ガンの上流に配置され、溶射材料を通過させる輸送管と、
前記輸送管中に設けられ、前記溶射材料の供給方向と略直交する軸と、表面に回転方向に所定間隔ごとに形成される複数の溝部とを有し、前記輸送管を略遮蔽しつつ前記供給方向に回転駆動されるよう構成される回転体と、
を備える溶射装置。
【請求項２】
前記溝部は、前記回転方向に千鳥状に配置される、請求項１に記載の溶射装置。
【請求項３】
前記溝部は、前記回転方向に非連続的に配置される、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項４】
前記溝部は、前記回転方向に沿って常に少なくとも１つ配置される、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項５】
前記溝部は、半球状または楕円形状である、請求項１から４のいずれか１項に記載の溶射装置。
【請求項６】
前記輸送管中、前記回転体の上流に沈降する溶射材料の量を検知する検知部をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の溶射装置。
【請求項７】
前記回転体の上流に設けられ、溶射材料を分級する粉体分離器をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の溶射装置。
【請求項８】
前記粉体分離器は、サイクロンセパレータである、請求項７に記載の溶射装置。
【請求項９】
前記粉体分離器は、前記溶射材料の静電気を除去する静電除去部を備える、請求項７または８に記載の溶射装置。
【請求項１０】
前記粉体分離器は、前記溶射材料の水分を除去する加熱部を備える、請求項７から９のいずれか１項に記載の溶射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、溶射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶射装置は、溶射材料と作動ガスとを溶射ガンへ輸送及び供給し、溶射ガンへ電力を印加してプラズマを発生する。溶射ガンにおいては、発生したプラズマの熱により溶射材料が溶融され、プラズマ化した作動ガスとともに対象物へ溶射されて皮膜を形成する。溶射とは、プラズマを発生させ、プラズマの熱を用いて溶射材料を溶融し、溶融した溶射材料により対象物表面に溶射皮膜を形成する表面改質技術である。
【０００３】
対象物表面に溶射皮膜を形成する技術としては、たとえば材料粉末を高温、高速にして基材に吹き付けることにより、材料粉末を基材に堆積、コーティングするコールドスプレー方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０１８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、溶射皮膜の品質を向上させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様による溶射装置は、輸送管と、回転体とを備える。輸送管は、プラズマ噴流を形成してプラズマ溶射を実行する溶射ガンの上流に配置され、溶射材料を通過させる。回転体は、輸送管中に設けられ、溶射材料の供給方向と略直交する軸と、表面に回転方向に所定間隔ごとに形成される複数の溝部とを有し、輸送管を略遮蔽しつつ供給方向に回転駆動されるよう構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態に係る溶射装置の構成の概要を示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る溶射装置が備える供給部の一構成を溶射材料の供給方向に対して垂直方向から見た概略断面図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る溶射装置が備える供給部の一構成を溶射材料の供給方向から見た概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態に係る溝部の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す回転体の正面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施形態に係る溝部の他の例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す回転体の正面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施形態に係る溝部のさらに他の例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す回転体の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
開示する一つの実施形態において、溶射装置は、輸送管と、回転体と、を備える。輸送管は、プラズマ噴流を形成してプラズマ溶射を実行する溶射ガンの上流に配置され、溶射材料を通過させる。回転体は、輸送管中に設けられ、溶射材料の供給方向と略直交する軸と、表面に回転方向に所定間隔ごとに形成される複数の溝部とを有し、輸送管を略遮蔽しつつ供給方向に回転駆動されるよう構成される。
【００１０】
また、開示する一つの実施形態において、溶射装置の回転体が備える溝部は、回転方向に千鳥状に配置されてもよい。
【００１１】
また、開示する一つの実施形態において、溶射装置の回転体が備える溝部は、回転方向に非連続的に形成されてもよい。
【００１２】
また、開示する一つの実施形態において、溝部は、回転方向に非連続的に形成されてもよい。
【００１３】
また、開示する一つの実施形態において、溝部は、回転方向に沿って常に少なくとも１つ配置されてもよい。
【００１４】
また、開示する一つの実施形態において、溝部は、半球状または楕円形状であってもよい。
【００１５】
また、開示する一つの実施形態に係る溶射装置は、輸送管中、回転体の上流に沈降する溶射材料の量を検知する検知部をさらに備えてもよい。
【００１６】
また、開示する一つの実施形態に係る溶射装置は、回転体の上流に設けられ、溶射材料を分級する粉体分離器をさらに備えてもよい。
【００１７】
また、開示する一つの実施形態において、溶射装置が備える粉体分離器は、サイクロンセパレータであってもよい。
【００１８】
また、開示する一つの実施形態において、溶射装置が備える粉体分離器は、溶射材料の静電気を除去する静電除去部を備えてもよい。
【００１９】
また、開示する一つの実施形態において、溶射装置が備える粉体分離器は、溶射材料の水分を除去する加熱部を備えてもよい。
【００２０】
以下に、開示する実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は限定的なものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【００２１】
（一実施形態に係る溶射装置の構成の一例）
図１は、一実施形態に係る溶射装置１００の構成の概要を示す図である。図１に示す溶射装置１００は、収容部１と、分級部２と、滞留部３と、供給部４と、溶射ガン５と、処理部６と、収集部７と、減圧部８と、を備える。
【００２２】
収容部１は、溶射材料Ｍを収容し、溶射材料Ｍを下流の輸送管へ送出する。収容部１は、たとえば、ホッパ１１と、フィーダ１２と、エジェクタ１３と、流量制御部１４と、を備える。
【００２３】
ホッパ１１は溶射材料Ｍを収容する。溶射材料Ｍは粉末系の溶射材料である。また、溶射材料Ｍの粒子径は数１０μｍである。また、溶射材料Ｍの粒子径は１０μｍ以下であることが好ましい。ホッパ１１の下流にはフィーダ１２が配置される。ホッパ１１はフィーダ１２に接続され、ホッパ１１内に収容された溶射材料Ｍはフィーダ１２により下流の輸送管へ送出される。フィーダ１２はたとえばスクリューフィーダである。なお、フィーダ１２に代えて、圧力制御部や加振器を設けて、溶射材料Ｍを下流に送出するように収容部１を構成してもよい。フィーダ１２の下流にはエジェクタ１３が配置される。エジェクタ１３は、流量制御部１４（たとえばマスフローコントローラ：ＭＦＣ）とバルブを介して接続される。エジェクタ１３には作動ガスまたは不活性ガスが導入される。エジェクタ１３は、フィーダ１２から供給される溶射材料Ｍを、導入されるガスとともに下流の輸送管へ送出する。流量制御部１４は、エジェクタ１３に導入される作動ガスまたは不活性ガスの流量を制御する。なお、エジェクタ１３に導入される作動ガスまたは不活性ガスは予め加熱されていてもよい。
【００２４】
分級部２は、収容部１から送出される溶射材料Ｍを分級する。分級とは粉体を粒子の大きさにより選別する処理である。分級部２は、たとえば、粉体分離器２１と、エジェクタ２２と、静電除去部２３と、流量制御部２４と、加速部２５と、を備える。
【００２５】
粉体分離器２１は、たとえばサイクロンセパレータまたはサイクロンと呼ばれる装置であってよい。サイクロンセパレータは、内部が空洞で底部が漏斗型になった略円筒状の装置である。分級の対象である溶射材料Ｍが混じった気体は、サイクロンセパレータの外壁に設けられた導入口から円周方向に旋回流を成すよう導入される。たとえば気体は、サイクロンセパレータの導入口における接線と鋭角をなす方向に導入される。粒子径が大きい粒子または重量が重い粒子は、旋回流によって移送されサイクロンセパレータの漏斗状の底部に沈降する。他方、粒子径が小さい粒子または重量が軽い粒子は、旋回流と減圧部８による吸引によってサイクロンセパレータの中心部に形成される上昇流により、サイクロンセパレータの上部からサイクロンセパレータの外部に送出される。粉体分離器２１は、このようにして、溶射材料Ｍのうち、所望の粒子径または所望の重量の粒子を選別して下流に送出する。
【００２６】
エジェクタ２２は、粉体分離器２１の底部に沈降した溶射材料Ｍを粉体分離器２１の上流側に接続される輸送管へと送出する。エジェクタ２２は、粉体分離器２１の底部に沈降した材料を循環させて再利用する場合に設けることができる。エジェクタ２２には流量制御のための流量制御部（ＭＦＣ）２４が接続される。
【００２７】
静電除去部２３は、溶射材料Ｍの粒子間に発生する静電気を除去する。溶射材料Ｍの粒子は、粉体分離器２１中で分級される際に粒子間引力が働くことで相互に付着、凝集した状態となる場合がある。静電除去部２３は、溶射材料Ｍの粒子間に発生する静電気を除去し、粒子を相互に分離した状態とする。静電除去部２３はたとえば、フォトイオナイザである。静電除去部２３はたとえば、粉体分離器２１の壁面に形成される透過窓を介して真空紫外光を照射することで溶射材料Ｍの粒子間に発生する静電気を除去する。なお、静電除去部２３の具体的態様は特に限定されず、粒子間に発生する静電気を除去できるのであれば他の手段を利用してもよい。
【００２８】
加速部２５は、粉体分離器２１により分級され下流に送出される溶射材料Ｍの流れを加速させる。加速部２５は、たとえばマスフローコントローラを備え、作動ガスまたは不活性ガスを輸送管内に導入して溶射材料Ｍの流れを加速させる。
【００２９】
滞留部３は、分級部２の下流に設けられる。滞留部３において、分級部２において分級された溶射材料Ｍは滞留部３の底部に沈降される。滞留部３はたとえば、サイクロントラップ３１と、フィルタ３２と、目詰まり防止部３３とを備える。
【００３０】
サイクロントラップ３１には、下流の供給部４の輸送管４１（後述、図２参照）と、減圧部８に接続される排気管と、が接続される。サイクロントラップ３１はサイクロンセパレータと同様の構成および機能を有する。サイクロントラップ３１は、上流から供給される溶射材料Ｍが混じった気体の旋回流を生じさせ、所望の径または重量の粒子を底部に沈降させる。サイクロントラップ３１は、所望の径または重量の粒子以外の粒子を上部側に収集する。溶射材料Ｍは、滞留部３に到達する前に上流側の分級部２において分級されている。しかし、溶射に用いる場合には、分級部２において分級され滞留部３に到達した粒径の小さい粒子のうち粒径の比較的大きい粒子のみを用いることが望ましい場合がある。そこで、滞留部３において分級部２での分級に加えてさらに溶射材料Ｍを分級するものとしている。
【００３１】
フィルタ３２は、サイクロントラップ３１の上部側に配置される。フィルタ３２は、サイクロントラップ３１により分級された所望の径または重量の粒子以外の粒子の、減圧部８側への流出を防止する。
【００３２】
目詰まり防止部３３は、フィルタ３２よりも下流側すなわち減圧部８側の排気管内に設けられる。目詰まり防止部３３は、フィルタ３２の目詰まりを防止する。たとえば、目詰まり防止部３３は、フィルタ３２に向けてガスを噴出し、フィルタ３２に付着した所望の径または重量の粒子以外の溶射材料Ｍをフィルタ３２から除去する機能を有する。
【００３３】
供給部４は、滞留部３の下流に設けられる。供給部４は、滞留部３のサイクロントラップ３１の底部に沈降した溶射材料Ｍを、定量ずつ溶射ガン５に供給する。供給部４の詳細は後述する。
【００３４】
溶射ガン５は、供給部４の下流に配置される。溶射ガン５は、アノード電極とカソード電極とを備え、電力印加によりプラズマを発生させる。溶射ガン５は、供給部４から供給される溶射材料Ｍをプラズマにより溶融し、溶融した溶射材料Ｍの溶滴をチャンバ６０内に配置される対象物に衝突させることで、対象物上に溶射材料Ｍの溶射皮膜を形成する。
【００３５】
処理部６は、溶射ガン５の下流に配置される。処理部６には、溶射ガン５による溶射の対象物が配置され、溶射処理が実行される。処理部６はたとえば、チャンバ６０と、載置台６１と、移動機構６２と、流量制御部６３と、真空計６４と、搬出入口６５と、を備える。
【００３６】
チャンバ６０は密閉チャンバであり、上部に溶射ガン５が配置される。たとえば、チャンバ６０の天井に溶射材料Ｍの溶滴が放出される溶射ガン５のノズル出口が形成される。チャンバ６０の内部空間Ｓは、溶射ガン５のノズル内空間と連通している。チャンバ６０は、ガス置換と真空排気が行われる。ガス置換と真空排気を実現するための構成は特に限定されない。
【００３７】
載置台６１は、チャンバ６０の内部空間Ｓに配置される。載置台６１は、溶射の対象物が載置される台である。溶射の対象物はたとえば、シリコン、ガラス、セラミックス等の基板である。載置台６１は加熱手段（図示せず）を備え、加熱手段により加熱される。載置台６１はまた、載置台６１の温度を測定する温度測定手段（図示せず）を備える。
【００３８】
移動機構６２は、チャンバ６０および載置台６１の下部に配置され、載置台６１と接続される。移動機構６２は、載置台６１を移動させる機械的構造物である。移動機構６２はたとえば、水平方向１軸、垂直方向１軸および回転方向に載置台６１を移動させる。
【００３９】
流量制御部６３は、載置台６１上に載置される対象物の下面にバルブを介して供給されるガスの流量を制御する。流量制御部６３は、ガスを供給することにより、載置台６１上に載置される対象物の下面、すなわち、載置台６１側の面に溶射材料Ｍが付着することを防止する。
【００４０】
真空計（Vacuum  Gauge：ＶＧ）６４は、チャンバ６０と接続される。真空計６４を用いてチャンバ６０内の圧力を測定することができる。測定された圧力に基づいて、減圧ポンプ８１の上流にある減圧バルブの開閉または開度制御を行い、チャンバ６０の内部空間Ｓを所定の圧力に保つことができる。
【００４１】
搬出入口６５は、チャンバ６０の任意の位置に設けられる。搬出入口６５を介して溶射の対象物はチャンバ６０内に搬入され、チャンバ６０外に搬出される。
【００４２】
収集部７は、処理部６の下流かつ下部に配置される。収集部７は、処理部６において溶射ガン５から射出される溶射材料Ｍのうち、溶射皮膜を形成せずチャンバ６０内に浮遊する残留粒子を収集する。収集部７はたとえば、サイクロントラップ７１と、フィルタ７２と、目詰まり防止部７３と、を備える。
【００４３】
サイクロントラップ７１は、滞留部３のサイクロントラップ３１と同様の構成および機能を有する。サイクロントラップ７１は、チャンバ６０の下部に接続され、チャンバ６０の内部空間とサイクロントラップ７１の内部空間が連通する。サイクロントラップ７１の底部には収集した溶射材料Ｍの粒子を収容するコンテナが接続されてもよい。
【００４４】
サイクロントラップ７１の上部すなわち下流口にはフィルタ７２が設けられる。フィルタ７２は、溶射材料Ｍの粒子の下流側への流出を防止する。また、フィルタ７２の下流側に目詰まり防止部７３が設けられる。フィルタ７２および目詰まり防止部７３の構成および機能は、滞留部３のフィルタ３２および目詰まり防止部３３と同様である。
【００４５】
減圧部８は、収集部７の下流に設けられる。減圧部８はたとえば、真空ポンプ８１である。減圧部８は、滞留部３のサイクロントラップ３１の上部に接続される。そして、減圧部８は、滞留部３において分級された所望の径または重量の粒子以外の溶射材料Ｍの粒子をフィルタ３２側に吸引する。また、減圧部８は、収集部７のサイクロントラップ７１の上部と接続される。そして、減圧部８は、収集部７を通じてチャンバ６０を真空排気する。同時に、分級された所望の径または重量の粒子以外の溶射材料Ｍの粒子をフィルタ７２側に吸引する。
【００４６】
（供給部４の構成）
図２は、一実施形態に係る溶射装置１００が備える供給部４の一構成を溶射材料Ｍの供給方向（図２中、紙面上から下に向かう方向）に対して垂直方向から見た概略断面図である。
【００４７】
供給部４は、溶射材料Ｍの粒子が沈降し滞留する滞留部３と、溶射ガン５との間に配置される。供給部４は、輸送管４１と、回転体４２と、第１ガス供給管４３と、第２ガス供給管４４と、検知部４５と、を備える。
【００４８】
輸送管４１は、滞留部３において溶射材料Ｍの粒子が沈降するサイクロントラップ３１の底部と接続する。輸送管４１の内部かつ回転体４２の上流には滞留部３において沈降した溶射材料Ｍの粒子が滞留する。
【００４９】
回転体４２は、回転軸が略水平方向に配置された略円筒形状である。回転体４２は、輸送管４１の内部に配置されて輸送管４１を閉塞する。回転体４２の軸方向（図２の紙面に直交する方向）は、輸送管４１を通じて供給される溶射材料Ｍの供給方向（図２の紙面の上から下に向かう方向）に対して略垂直である。回転体４２は輸送管４１内に軸止され、駆動部（後述）により図２に示す円の中心を軸として図２において時計回り方向に回転駆動される。回転体４２は、円筒側面の中央部分に所定間隔で形成される複数の溝部４２ａを有する。輸送管４１内に滞留する溶射材料Ｍの粒子は、回転体４２の溝部４２ａ内に入り込み、回転体４２の回転に伴い、輸送管４１内を滞留部３側から溶射ガン５側へと移送される。
【００５０】
第１ガス供給管４３は、輸送管４１内にキャリアガスを導入する。第１ガス供給管４３は、流量制御部（ＭＦＣ，図１参照）と接続され、流量制御部の制御下でキャリアガスを輸送管４１内に導入する。第１ガス供給管４３の排出口は、回転体４２よりも下流側に形成される。第１ガス供給管４３から導入されるキャリアガスにより、回転体４２の回転によって溶射ガン５側に移送された溶射材料Ｍの粒子は溶射ガン５へと送られる。
【００５１】
第２ガス供給管４４は、輸送管４１内にパージガスを導入する。第２ガス供給管４４は、流量制御部（図示せず）と接続され、流量制御部の制御下でパージガスを輸送管４１内に導入する。第２ガス供給管４４は、詰まり防止用第２ガス供給管４４ａと軸用第２ガス供給管４４ｂとを備える。詰まり防止用第２ガス供給管４４ａは、回転体４２の溝部４２ａに向けてパージガスを吹き付けるよう、パージガスを供給する。詰まり防止用第２ガス供給管４４ａから供給されるパージガスは、回転体４２の溝部４２ａ内に溶射材料Ｍの粒子が付着して溝部４２ａが埋まったままになることを防止する機能を持つ。他方、軸用第２ガス供給管４４ｂは、軸受け部にパージガスを吹き付けるよう、パージガスを供給する。軸用第２ガス供給管４４ｂから供給されるパージガスは、回転体４２の軸部分や、軸受け部に溶射材料Ｍの粒子が付着することを防止する。詰まり防止用第２ガス供給管４４ａと軸用第２ガス供給管４４ｂの具体的な形状や、パージガスが噴出される開口部の位置などは特に限定されない。
【００５２】
検知部４５は、輸送管４１中、回転体４２の上流に沈降する溶射材料Ｍの量を検知する。検知部４５の構成は特に限定されない。検知部４５は、回転体４２の上流に沈降する溶射材料Ｍの量が予め定められた規定の量よりも少なくなったとき、その旨を検知する。溶射装置１００は、検知部４５における検知結果に基づき、収容部１から下流に供給する溶射材料Ｍの量を調整する。たとえば、検知部４５は、溶射装置１００の制御部（図示せず）と接続され、検知部４５の検知結果に応じて、制御部は収容部１から下流に供給する溶射材料Ｍの量や流量制御部１４の制御流量を調整する。検知部４５はこのように、溶射ガン５に供給される溶射材料Ｍの量を一定に維持する機能を有する。
【００５３】
図３は、一実施形態に係る溶射装置１００が備える供給部４の一構成を溶射材料Ｍの供給方向から見た概略断面図である。図３に示すように、回転体４２には、回転体４２の回転駆動を実現するための機構が接続される。図３の例では、回転体４２に、軸継手４７とモータ４８とが接続される。回転体４２は、回転に伴って溝部４２ａが輸送管４１内を通過するように輸送管４１内に配置され軸支される。回転体４２は、輸送管４１および第１、第２ガス供給管４３，４４が形成される構造体に固定される。また、輸送管４１内から溶射材料Ｍの粒子が周囲の構造体に漏れ出さないよう、回転体４２の両端側と他の構造体との間に回転軸シール等の封止手段４６が配置される。軸用第２ガス供給管４４ｂは、封止手段４６の近傍に開口部が配置されてもよい。
【００５４】
（溝部４２ａの形状の例）
図４Ａは、実施形態に係る溝部の一例を示す図である。また、図４Ｂは、図４Ａに示す回転体の正面図である。図４Ａおよび図４Ｂに示す回転体４２Ａは、回転体４２の一例である。また、図４Ａおよび図４Ｂに示す溝部４２ａ１は、溝部４２ａの一例である。
【００５５】
図４Ａは、図３と同様の方向から回転体の一例４２Ａを見た場合の概略図である。図４Ａの例では、溝部４２ａ１は、回転体４２Ａの軸方向に延びる楕円形状の溝である。溝部４２ａ１の軸方向の長さは輸送管４１の直径（図４Ａ中、「Ｗ」で示す。）と略同一である。溝部４２ａ１の円周方向の長さは特に限定されない。複数の溝部４２ａ１は各々同量の溶射材料Ｍの粒子を収容できる大きさに形成される。また、複数の溝部４２ａ１は、回転体４２Ａの回転方向に所定の間隔をあけて配置される。図４Ｂから分かるように、溝部４２ａ１は、回転体４２Ａの円周上に等間隔に配置される、断面半円状の凹部である。このように複数の溝部４２ａ１を配置することで、回転体４２Ａの回転にともない、滞留部３側から溶射ガン５側に溶射材料Ｍを定量ずつ移送することができる。また、回転体４２Ａが回転する際に、輸送管４１の内壁が溝部４２ａ１の縁に沿って動くことで、輸送管４１は溝部４２ａ１に収容された粒子を摺り切りする機能を果たす。このため、供給部４は、溝部４２ａ１に収容される粒子の量を定量に均すことができる。
【００５６】
図５Ａは、実施形態に係る溝部の他の例を示す図である。また、図５Ｂは、図５Ａに示す回転体の正面図である。図５Ａおよび図５Ｂに示す回転体４２Ｂは、回転体４２の一例である。また、図５Ａおよび図５Ｂに示す溝部４２ａ２は、溝部４２ａの一例である。
【００５７】
図５Ａの例では、溝部４２ａ２は、回転体４２Ｂの軸方向に異なる位置に互い違いに千鳥状に配置される半球状の溝である。図５Ａの例では、溝部４２ａ２は、輸送管４１の直径と略同一の幅の間に配置される。また、溝部４２ａ２は、回転体４２Ｂの回転方向に所定の間隔をあけて配置される。図５Ｂから分かるように、溝部４２ａ２は、回転体４２Ｂの円周上に等間隔に配置される、断面半円状の凹部である。このように溝部４２ａ２を形成した場合、供給部４は、溶射材料Ｍを定量ずつ溶射ガン５側に移送することができる。
【００５８】
図６Ａは、実施形態に係る溝部のさらに他の例を示す図である。また、図６Ｂは、図６Ａに示す回転体の正面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示す回転体４２Ｃは、回転体４２の一例である。また、図６Ａおよび図６Ｂに示す溝部４２ａ３は、溝部４２ａの一例である。
【００５９】
図６Ａの例では、溝部４２ａ３は、図５Ａの例と同様、回転体４２Ｃの軸方向に異なる位置に互い違いに千鳥状に配置される半球状の溝である。ただし、図６Ａの例では、図５Ａの例よりも回転体４２Ｃの回転方向における溝部４２ａ３の間隔が狭い。図６Ｂから分かるように、溝部４２ａ３の間隔は図５Ｂに示す溝部４２ａ２の間隔の約２分の１である。このように、溝部４２ａ３の回転方向の間隔を狭くすることで、供給部４は途切れることなく定量ずつ溶射材料Ｍを溶射ガン５側に移送することができる。
【００６０】
なお、溝部４２ａを回転体４２の回転方向に連続する形状とした場合、溝部４２ａから一様に粒子が落下するとは限らないため、溶射ガン５側への供給量が定量とならないことが考えられる。このため、本実施形態においては、溝部４２ａは、回転体４２の回転方向に所定間隔をあけて非連続的に形成する。ただし、回転体４２の回転方向に非連続的に形成されている限り、溝部４２ａの形状は楕円形状、半球状に限定されない。また、回転体４２の回転方向に沿って常に少なくとも一つの溝部４２ａが配置されるようにした場合には、溶射ガン５側に途切れなく溶射材料Ｍを移送することができる。なお、回転体４２の軸方向に沿って１以上の溝部４２ａを形成してもよい。
【００６１】
（実施形態の効果）
溶射技術を用いて形成される溶射皮膜は緻密な膜であることが好ましい。このため、溶射材料を微粒子化すること、微粒子を均一にすることが望ましい。溶射材料の粒子径等が均一でない場合、全ての粒子が一様に溶融せず、形成される皮膜に未溶融粒子が混在し皮膜の品質が低下する可能性がある。たとえば、溶射皮膜中に酸化膜が混在したり、気孔が内蔵されたりする欠陥が発生する可能性がある。この場合、所望のレベルの機械的強度や特性を有する溶射皮膜が形成できない可能性がある。上記実施形態に係る溶射装置は、輸送管と、回転体と、を備える。輸送管は、プラズマ噴流を形成してプラズマ溶射を実行する溶射ガンの上流に配置され、溶射材料を通過させる。回転体は、輸送管中に設けられ、溶射材料の供給方向と略直交する軸と、表面に回転方向に所定間隔ごとに形成される複数の溝部とを有し、輸送管を略遮蔽しつつ供給方向に回転駆動されるよう構成される。このため、溶射装置は、溶射ガンに対して定量ずつ、溶射材料を供給することができる。このため、溶射装置は、溶融状態を均一にすることができ、溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００６２】
また、上記実施形態において溶射装置の回転体が備える溝部は、回転体の回転方向に千鳥状に配置されてもよい。このように構成した場合、溶射装置は定量ずつ所望の量の溶射材料を溶射ガンに供給することができる。このため、溶射装置は、溶射ガンにより形成される溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００６３】
また、上記実施形態において溶射装置の回転体が備える溝部は、回転体の回転方向に非連続的に配置されてもよい。このように構成した場合、溶射装置は、溶射材料を連続的に供給する場合と比較して溶射ガンに供給される溶射材料の量をより正確に制御しつつ供給することができる。このため、溶射装置は、溶射ガンにより形成される溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００６４】
また、上記実施形態において溶射装置の回転体が備える溝部は、回転体の回転方向に沿って常に少なくとも一つ配置されてもよい。このように構成した場合、溶射装置は、溶射ガンに供給する溶射材料の量を正確に制御しつつ、途切れなく供給を実行することができる。このため、溶射装置は、溶射ガンにより形成される溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００６５】
また、上記実施形態において溶射装置の回転体が備える溝部は、半球状または楕円形状であってもよい。このように構成した場合、溝部の形成が容易となり、溶射装置のコストの増加を抑制することができる。
【００６６】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、輸送管中、回転体の上流に沈降する溶射材料の量を検知する検知部をさらに備えてもよい。このように構成した場合、回転体の上流に沈降する溶射材料があらかじめ設定した規定量より減少したことを検知することができる。このため、溶射装置は、溶射材料の供給切れを防止することができ、溶射ガンに供給される溶射材料を常に一定量で正確に供給することができる。
【００６７】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、回転体の上流に設けられ、溶射材料を分級する粉体分離器をさらに備えてもよい。粉体分離器を設けることにより、溶射装置は、さらに溶射ガンに供給される溶射材料の粒径や重量を均一化することができる。このため、溶射装置は、溶射ガンにより形成される溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００６８】
また、上記実施形態に係る溶射装置において、粉体分離器はサイクロンセパレータであってもよい。サイクロンセパレータを用いることで、溶射装置は、溶射材料の粒径や重量を均一化することができ、また、所望の粒径や重量を柔軟に設定して分級を行うことができる。
【００６９】
また、上記実施形態に係る溶射装置において、粉体分離器は、溶射材料の静電気を除去する静電除去部を備えてもよい。また、粉体分離器は、溶射材料の水分を除去する加熱部を備えてもよい。かかる構成により、溶射装置は、溶射ガンに供給される溶射材料の凝集や相互付着を防止することができる。このため、溶射装置は、溶射ガンにより形成される溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００７０】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、溶射材料の粒子径や重量を均質にするため分級部を備える。このため、実施形態に係る溶射装置は、一定品質の溶射材料の粒子を溶射装置内で分級することができる。この点、上記実施形態に係る溶射装置は、分級部を備えることにより、溶射材料の粒子径を均一化することができる。
【００７１】
また、上記実施形態では、溶射材料の粒子径を数１０μｍ、好ましくは１０μｍ以下とした。そして溶射装置は、分級部、供給部等において粒子径、重量が均一な粒子を選別して溶射ガンに供給する。このため、実施形態の溶射装置は、粒子径が数１０μｍと大きい溶射材料がそのまま溶射ガンに供給されて未溶融粒子が残存することを防止できる。また、実施形態の溶射装置は、溶射材料を分級するだけでなく、供給部において一定量ずつ供給できる。このため、実施形態の溶射装置は、溶射材料の粒子径を均一化し、かつ、一定量ずつ溶射ガンに供給することができる。
【００７２】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、エジェクタのエジェクタ効果により、作動ガスまたは不活性ガスとともに溶射材料を輸送することができる。また、エジェクタに供給する作動ガスまたは不活性ガスを予め加熱しておくことにより、輸送中の粒子が相互に付着、凝集した状態となることを防止することができる。
【００７３】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、分級された溶射材料の粒子を加速させる加速部を備える。このため、溶射装置は、輸送途中で圧力損失などにより流速が低下することを防止することができる。
【００７４】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、溶射材料から均質かつ所望の粒径を有する粒子を抽出して溶射ガンに供給する。このため、溶射ガンにおいて印加する電力量を低減することができる。また、溶射装置は、予め均質な粒子を抽出して溶射ガンに供給するため、未溶融粒子をなくして緻密な溶射皮膜を形成することができる。
【００７５】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、作動ガスまたは不活性ガスの雰囲気で酸素に触れることなく溶射処理を実行できるため、酸素欠陥のない溶射皮膜を形成することができる。
【００７６】
また、上記実施形態に係る溶射装置は、チャンバが密閉構造を有しガス置換と真空排気を実行できるように構成している。さらに、上記実施形態に係る溶射装置は、減圧部を備え、装置内の空間を減圧環境に維持することを可能としている。このため、上記実施形態に係る溶射装置は、溶射皮膜の気孔欠陥を抑制し、溶射皮膜の品質を向上させることができる。
【００７７】
また、上記実施形態に係る溶射装置の載置台は加熱手段を備える。このため、溶射装置は、載置台の温度を調整し、溶射温度に近づけて溶射皮膜を形成することができる。さらに、溶射装置の載置台は移動機構に接続される。このため、溶射装置は、載置台に載置される対象物を移動させつつ溶射処理を行うことで、対象物に均一な溶射皮膜を形成することができる。
【００７８】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１  収容部
１３  エジェクタ
２  分級部
２１  粉体分離器
２３  静電除去部
３  滞留部
３１  サイクロントラップ
４  供給部
４１  輸送管
４２  回転体
４２ａ，４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３  溝部
４５  検知部
５  溶射ガン
６  処理部
６０  チャンバ
６１  載置台
６２  移動機構
８  減圧部
８１  真空ポンプ
１００  溶射装置
Ｍ  溶射材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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