(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアガスと共に皮膜材料を基材に噴射することによって当該基材上に皮膜を形成する皮膜形成装置に適用されるスプレーノズルであって、
上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部と、
上記ガス入口部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する通路拡大部と、
上記通路拡大部に続く、上記キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成された開口形成部と、
上記開口形成部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部と、を備えていることを特徴とするスプレーノズル。
【請求項２】
上記１または複数の開口は、上記開口形成部における上記ガス出口部側の末端部または末端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項３】
上記ガス出口部および上記開口形成部は、一体に形成され、かつ、上記通路拡大部に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のスプレーノズル。
【請求項４】
上記ガス出口部は、上記開口形成部に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のスプレーノズル。
【請求項５】
キャリアガスと共に皮膜材料を基材に噴射することによって当該基材上に皮膜を形成する皮膜形成装置に適用されるスプレーノズルであって、
上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部と、
上記ガス入口部に続く通路拡大部であって、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大し、かつ、上記キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成されている通路拡大部と、
上記通路拡大部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部と、を備えていることを特徴とするスプレーノズル。
【請求項６】
上記１または複数の開口は、上記通路拡大部における上記ガス出口部側の末端部または末端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のスプレーノズル。
【請求項７】
上記ガス出口部は、上記通路拡大部に対して着脱可能であることを特徴とする請求項５または６に記載のスプレーノズル。
【請求項８】
上記ガス出口部は、
外側筒部と、
上記外側筒部の内部に収容され、かつ、上記キャリアガスの通過路を規定する通過路規定部と、を備え、
上記通過路規定部は、上記外側筒部に対して着脱可能であることを特徴とする請求項４または７に記載のスプレーノズル。
【請求項９】
上記通過路規定部は、樹脂製であることを特徴とする請求項８に記載のスプレーノズル。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載のスプレーノズルを備えることを特徴とする皮膜形成装置。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れか１項に記載のスプレーノズルを用い、上記キャリアガスと共に上記皮膜材料を上記スプレーノズルから噴射して、上記基材上に皮膜を形成することを特徴とする皮膜の形成方法。
【請求項１２】
上記皮膜の形成方法は、溶射法に用いられることを特徴とする請求項１１に記載の皮膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアガスと共に皮膜材料を基材に噴射することによって当該基材上に皮膜を形成するための、スプレーノズル、皮膜形成装置、及び皮膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス分野では、電気部品及び電気回路の小型化・軽量化が進んでいる。これに伴い、微小領域に対する表面処理（表面改質）、及び微小領域に対する電極形成、といった要求が高まっている。
【０００３】
そのような要求に応えるため、近年は、溶射法による皮膜の形成方法が注目されている。たとえば、溶射法の一つであるコールドスプレー法は、（１）皮膜材料の融点または軟化温度よりも低い温度のキャリアガスを高速流にし、（２）そのキャリアガス流中に皮膜材料を投入し、加速させ、（３）固相状態のまま基板等に高速で衝突させて皮膜を形成する方法である。
【０００４】
コールドスプレー法を用いて皮膜を形成する技術が特許文献１〜３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４０３１４号公報（２０１１年１２月１日公開）
【特許文献２】特開２００５−９５８８６号公報（２００５年４月１４日公開）
【特許文献３】特開２００９−１２０９１３号公報（２００９年６月４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に開示されたコールドスプレー法はいずれも、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大するスプレーノズルを使用する。つまり、特許文献１〜３のスプレーノズルは、スプレーノズルの出口径が入口径よりも大きく設計されている。これは、スプレーノズルの出口に向かうにつれキャリアガスを膨張させ、その膨張したキャリアガスにより皮膜材料を加速させるためである。
【０００７】
そのため、特許文献１〜３のスプレーノズルでは、入口径よりも出口径が大きくなり、その出口径よりも小さな領域に対する表面処理（表面改質）、及び当該領域に対する電極形成を行う場合には、別途マスキングが必要となる。一例を挙げると、現在スプレーノズルは標準化されているが、その標準化されたスプレーノズルは、入口径が直径２ｍｍ、出口径が直径５ｍｍまたは６ｍｍ、長さが１２０ｍｍである。そのため、出口径（直径５ｍｍまたは６ｍｍ）よりも狭小な領域に対して成膜する場合には、手間とコストを要するマスキングが必要となる。
【０００８】
一方、入口径の大きさを変えることなく、出口径のみを小さくする構成も考えられるが、当該構成では、スプレーノズル内でのキャリアガスの膨張が抑えられ、皮膜材料を十分に加速させることができない。そのため、上記構成を採用したとしても、成膜効率が低下し、狭小な領域に対する成膜は困難である。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、狭小な領域に対する成膜が容易な、スプレーノズル、皮膜形成装置、及び皮膜の形成方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係るスプレーノズルは、キャリアガスと共に皮膜材料を基材に噴射することによって当該基材上に皮膜を形成するためのスプレーノズルであって、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部と、上記ガス入口部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する通路拡大部と、上記通路拡大部に続く、上記キャリアガスの通過経路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成された開口形成部と、上記開口形成部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部と、を備えている構成である。
【００１１】
上記の構成によれば、上記スプレーノズルでは、上記ガス入口部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。これにより、上記キャリアガスは上記ガス入口部において速度を増す。
【００１２】
また、上記スプレーノズルは、上記ガス入口部に続く上記通路拡大部を備える。上記通路拡大部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する。これにより、上記スプレーノズルでは、上記通路拡大部にて上記キャリアガスが膨張し、その膨張したキャリアガスにより皮膜材料が加速する。
【００１３】
上記スプレーノズルは、さらに、上記開口形成部、及び上記ガス出口部を備える。上記ガス出口部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。そのため、上記ガス出口部では、上記キャリアガスが逆流して、上記皮膜材料の加速が阻害されるようにも考えられる。
【００１４】
しかしながら、上記開口形成部には、上記キャリアガスの通過経路と外部空間とを連通する上記１または複数の開口が形成されており、当該１または複数の開口を通して、上記キャリアガスの一部が放出される。これにより、上記スプレーノズルは、上記ガス出口部での上記キャリアガスの逆流を抑えることができる。その結果、上記スプレーノズルは、上記皮膜材料の加速が阻害されることなく、当該皮膜材料を上記基材に噴射することができる。
【００１５】
そして、上記スプレーノズルでは、上記ガス出口部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。したがって、上記スプレーノズルは、従来のスプレーノズルよりも、ガス出口部の出口面積を小さくできる。その結果、上記スプレーノズルは、成膜効率を低下させることなく、狭小な領域に対する成膜が容易になる。
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るスプレーノズルは、キャリアガスと共に皮膜材料を基材に噴射することによって当該基材上に皮膜を形成するためのスプレーノズルであって、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部と、上記ガス入口部に続く通路拡大部であって、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大し、かつ、上記キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成されている通路拡大部と、上記通路拡大部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部と、を備えている構成である。
【００１７】
上記の構成によれば、上記スプレーノズルでは、上記ガス入口部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。これにより、上記キャリアガスは上記ガス入口部において速度を増す。
【００１８】
また、上記スプレーノズルは、上記ガス入口部に続いて上記通路拡大部を備える。上記通路拡大部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する。これにより、上記スプレーノズルでは、上記通路拡大部にて上記キャリアガスが膨張し、その膨張したキャリアガスにより皮膜材料が加速する。
【００１９】
上記スプレーノズルは、さらに、上記ガス出口部を備える。上記ガス出口部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。そのため、上記ガス出口部では、上記キャリアガスが逆流して、上記皮膜材料の加速が阻害されるようにも考えられる。
【００２０】
しかしながら、上記通路拡大部には、上記キャリアガスの通過経路と外部空間とを連通する上記１または複数の開口が形成されており、当該１または複数の開口を通して、上記キャリアガスの一部が放出される。これにより、上記スプレーノズルは、上記ガス出口部での上記キャリアガスの逆流を抑えることができる。その結果、上記スプレーノズルは、上記皮膜材料の加速が阻害されることなく、当該皮膜材料を上記基材に噴射することができる。
【００２１】
そして、上記スプレーノズルでは、上記ガス出口部は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。したがって、上記スプレーノズルは、従来のスプレーノズルよりも、ガス出口部の出口面積を小さくできる。その結果、上記スプレーノズルは、成膜効率を低下させることなく、狭小な領域に対する成膜が容易になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、本発明に係るスプレーノズル、皮膜形成装置、及び皮膜の形成方法は、狭小な領域に対する成膜が容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るスプレーノズルの断面図である。
【図２】本実施形態に係るコールドスプレー装置の概略図である。
【図３】開口形成部におけるガス出口部側の末端部に開口が形成された状態を示す図である。
【図４】開口形成部に複数の開口が形成された状態を示す図である。
【図５】ガス出口部の詳細を説明するための図である。
【図６】開口形成部、及びガス出口部におけるキャリアガスの流れを説明するための図である。
【図７】他の実施形態に係るスプレーノズルの断面図である。
【図８】実施例に係るスプレーノズルの要部外観図である。
【図９】実施例に係る通路拡大部の断面図および下面図である。
【図１０】実施例に係るガス出口部の断面図および上面図である。
【図１１】実施例に係る開口形成部の断面図および上面図である。
【図１２】実施例に係るスプレーノズルを用いたときの成膜の様子を示す図である。
【図１３】従来のスプレーノズルを用いたときの成膜の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、各実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２５】
〔実施形態１〕
最初に、図２を参照して、本実施の形態に係るスプレーノズル１を用いるコールドスプレー装置（皮膜形成装置）１００について説明する。
【００２６】
以下の説明では、スプレーノズル１は、コールドスプレー法に用いられるものとする。しかしながら、スプレーノズル１は、他の溶射法（フレーム溶射、高速フレーム溶射、ＨＶＯＦ、ＦＶＡＦ、プラズマ溶射など）にも適用することができる。また、コールドスプレー法は、作動ガス圧に応じて、高圧コールドスプレーと低圧コールドスプレーとに大別できる。実施形態１に係るスプレーノズル１、及び実施形態２に係るスプレーノズル１０は、いずれも、高圧コールドスプレーおよび低圧コールドスプレーの何れにも適用することができる。
【００２７】
〔コールドスプレーについて〕
近年、コールドスプレー法と呼ばれる皮膜形成法が利用されている。コールドスプレー法は、皮膜材料の融点または軟化温度よりも低い温度のキャリアガスを高速流にし、そのキャリアガス流中に皮膜材料を投入し加速させ、固相状態のまま基板等に高速で衝突させて皮膜を形成する方法である。
【００２８】
コールドスプレー法の成膜原理は、次のように理解されている。
【００２９】
皮膜材料が基板に付着・堆積して成膜するには、ある臨界値以上の衝突速度が必要であり、これを臨界速度と称する。皮膜材料が臨界速度よりも低い速度で基板と衝突すると、基板が摩耗し、基板には小さなクレーター状の窪みしかできない。臨界速度は、皮膜材料の材質、大きさ、形状、温度、酸素含有量、基板の材質などによって変化する。
【００３０】
皮膜材料が基板に対して臨界速度以上の速度で衝突すると、皮膜材料と基板（あるいはすでに成形された皮膜）との界面付近で大きなせん断による塑性変形が生じる。この塑性変形、および衝突による固体内の強い衝撃波の発生に伴い、界面付近の温度も上昇し、その過程で、皮膜材料と基板、および、皮膜材料と皮膜（すでに付着した皮膜材料）との間で固相接合が生じる。
【００３１】
皮膜材料としては、以下の材料を例示することができるが、これらの材料に限定されるものではない。
１．純金属
銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）
２．低合金鋼
Ａｎｃｏｒｓｔｅｅｌ  １００
３．ニッケルクロム合金
５０Ｎｉ−５０Ｃｒ、６０Ｎｉ−４０Ｃｒ、８０Ｎｉ−２０Ｃｒ
４．ニッケル基超合金
Ａｌｌｏｙ６２５、Ａｌｌｏｙ７１８、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ、Ｉｎ７３８ＬＣ
５．ステンレス鋼
ＳＵＳ３０４／３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６／３１６Ｌ、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０
６．亜鉛合金：Ｚｎ−２０Ａｌ
７．アルミニウム合金：Ａ１１００、Ａ６０６１
８．銅合金：Ｃ９５８００（Ｎｉ−ＡＬ  Ｂｒｏｎｚｅ）、６０Ｃｕ−４０Ｚｎ
９．ＭＣｒＡｌＹ：ＮｉＣｒＡｌＹ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ
１０．その他：アモルフォス（準結晶）金属、複合材料、サーメット、セラミックス
（コールドスプレー装置１００）
図２は、コールドスプレー装置１００の概略図である。図２に示すように、コールドスプレー装置１００は、タンク１１０と、ヒーター１２０と、スプレーノズル１と、フィーダ１４０と、基材ホルダー１５０と、制御装置（不図示）とを備える。
【００３２】
タンク１１０は、キャリアガスを貯蔵する。キャリアガスは、タンク１１０からヒーター１２０へ供給される。キャリアガスの一例として、窒素、ヘリウム、空気、またはそれらの混合ガスが挙げられる。キャリアガスの圧力は、タンク１１０の出口において、例えば７０ＰＳＩ以上１５０ＰＳＩ以下（約０．４８Ｍｐａ以上約１．０３Ｍｐａ以下）となるよう調整される。ただし、タンク１１０の出口におけるキャリアガスの圧力は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、基板の材質等により適宜調整される。
【００３３】
ヒーター１２０は、タンク１１０から供給されたキャリアガスを加熱する。より具体的に、キャリアガスは、フィーダ１４０からスプレーノズル１に供給される皮膜材料の融点より低い温度に加熱される。例えば、キャリアガスは、ヒーター１２０の出口において測定したときに、５０℃以上５００℃以下の範囲で加熱される。ただし、キャリアガスの加熱温度は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、基板の材質等により適宜調整される。
【００３４】
キャリアガスは、ヒーター１２０により加熱された後、スプレーノズル１へ供給される。
【００３５】
スプレーノズル１は、ヒーター１２０により加熱されたキャリアガスを３００ｍ／ｓ以上１２００ｍ／ｓ以下の範囲で加速し、基材２０へ向けて噴射する。なお、キャリアガスの速度は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、基板の材質等により適宜調整される。また、スプレーノズル１は、実施形態２で説明するスプレーノズル１０に代替されてもよい。
【００３６】
フィーダ１４０は、スプレーノズル１により加速されるキャリアガスの流れの中に、皮膜材料を供給する。フィーダ１４０から供給される皮膜材料の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下といった大きさである。フィーダ１４０から供給された皮膜材料は、スプレーノズル１からキャリアガスとともに基材２０へ噴射される。
【００３７】
基材ホルダー１５０は、基材２０を固定する。基材ホルダー１５０に固定された基材２０に対して、キャリアガスおよび皮膜材料がスプレーノズル１から噴射される。基材２０の表面とスプレーノズル１の先端との距離は、例えば、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲で調整される。基材２０の表面とスプレーノズル１の先端との距離が１ｍｍよりも近いと成膜速度が低下する。これは、スプレーノズル１から噴出したキャリアガスがスプレーノズル１内に逆流するためである。このとき、キャリアガスが逆流した際に生じる圧力により、スプレーノズル１に接続された部材（ホース等）が外れる場合もある。一方、基材２０の表面とスプレーノズル１の先端との距離が３０ｍｍよりも離れると成膜効率が低下する。これは、スプレーノズル１から噴出したキャリアガス及び成膜材料が基材２０に到達し難くなるである。
【００３８】
ただし、基材２０の表面とスプレーノズル１との距離は、上記の範囲に限られるものではなく、皮膜材料の材質、大きさ、基板の材質等により適宜調整される。
【００３９】
制御装置は、予め記憶した情報、および／または、オペレーターの入力に基づいて、コールドスプレー装置１００を制御する。具体的に、制御装置は、タンク１１０からヒーター１２０へ供給されるキャリアガスの圧力、ヒーター１２０により加熱されるキャリアガスの温度、フィーダ１４０から供給される皮膜材料の種類および量、基材２０の表面とスプレーノズル１との距離などを制御する。
【００４０】
（スプレーノズル１）
次に、スプレーノズル１を図１等により説明する。図１は、スプレーノズル１の断面図である。
【００４１】
スプレーノズル１は、キャリアガスと共に皮膜材料を基材２０に噴射することによって基材２０上に皮膜を形成するために用いられる。スプレーノズル１は、ガス入口部２と、通路拡大部３と、開口形成部４と、ガス出口部５とを備える。
【００４２】
なお、ガス入口部２、通路拡大部３、開口形成部４、及びガス出口部５は、一体に形成されてもよい。あるいは、ガス入口部２、通路拡大部３、開口形成部４、及びガス出口部５は、それぞれ別体として形成され、螺合あるいは螺子等を介して互いに脱着可能に設けられてもよい（図中では、螺子止め等に関する詳細は省略している）。また、ガス入口部２、及び通路拡大部３は、市販されている標準スプレーノズルをそのまま使用することができる。また、スプレーノズル１は、フィーダ１４０から皮膜材料が供給される供給口などの構成を備えてよいが、図中ではその詳細を省略している。
【００４３】
スプレーノズル１におけるキャリアガスの流れ方向は、図１中の矢印で示される（図面の右側から左側に向かう方向）。キャリアガスは、ヒーター１２０により加熱された後、スプレーノズル１のガス入口部２に供給される。
【００４４】
ガス入口部２では、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。これにより、キャリアガスは、ガス入口部２において速度を増す。
【００４５】
ガス入口部２に続いて通路拡大部３が設けられる。通路拡大部３では、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する。これにより、スプレーノズル１では、通路拡大部３にてキャリアガスが膨張し、そのキャリアガスの膨張によって皮膜材料が加速する。
【００４６】
通路拡大部３に続いて開口形成部４が設けられる。開口形成部４では、キャリアガスの通過路は、当該キャリアガスの流れに沿って一定である。なお、開口形成部４では、キャリアガスの通過路は、一定、拡大、あるいは縮小の何れであってもよいが、一定、拡大がより好ましい。
【００４７】
開口形成部４には、キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する開口４ａが形成されている。開口４ａは、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部近傍に形成されている。なお、「末端部近傍」とは、末端部の近辺、付近を意味する。
【００４８】
（開口形成部４に形成される開口のバリエーション）
図１では、開口形成部４には開口４ａが１つ形成されている。しかしながら、開口形成部４には、複数の開口が形成されていてもよい。また、開口形成部４に形成される開口の位置、個数には様々なバリエーションがあってよい。
【００４９】
その一例を図３、図４により説明する。図３は、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部に開口４ａが形成された状態を示す図である。図４は、開口形成部４に複数の開口が形成された状態を示す図である。
【００５０】
図３では、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部に開口４ａが形成されている。「末端部」とは、開口形成部４の端部を言う。図３の例では、開口４ａは、開口形成部４の端部に重なる位置に形成されている。
【００５１】
図４では、開口形成部４には開口４ａ、及び開口４ｂが形成されている。つまり、開口形成部４には複数の開口が形成されている。また、図４では、開口４ａ、及び開口４ｂは、キャリアガスの流れ方向において、開口形成部４の中ほどに形成されている。しかしながら、開口４ａ、及び開口４ｂは、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部または末端部近傍に形成されていてもよい。さらに、開口形成部４には、３つ以上の開口が形成されていてもよい。また、開口４ａ、及び開口４ｂは、互いに対向する位置に形成されている必要はなく、互いに近接する位置に形成されていてもよい。
【００５２】
また、開口４ａおよび開口４ｂは、図１等では円形状である。しかしながら、開口４ａおよび開口４ｂは、矩形、楕円、菱形、台形等の様々な形状で形成されてもよい。また、開口４ａおよび開口４ｂは、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部または末端部近傍ではなく、通路拡大部３側に設けられていてもよい。
【００５３】
このように、開口形成部４に形成される開口には様々なバリエーションがあってよい。このことは、後述する開口６ａについても同様である。
【００５４】
開口形成部４に続いてガス出口部５が設けられる。ガス出口部５は、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。
【００５５】
ガス出口部５の詳細を図５により説明する。図５は、ガス出口部５の詳細を説明するための図である。
【００５６】
ガス出口部５は、外側筒部５ａと通過路規定部５ｂとを備える。通過路規定部５ｂは、外側筒部５ａの内部に収容され、かつ、キャリアガスの通過路を規定する。
【００５７】
外側筒部５ａは、ガス入口部２、通路拡大部３、及び／または、開口形成部４と同じ材質で形成されてよい。
【００５８】
ガス出口部５では、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。これは、通過路規定部５ｂでは、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って幅狭となるように形成されていることによる。言い換えれば、通過路規定部５ｂは、その形状により、キャリアガスの通過路を規定する。
【００５９】
通過路規定部５ｂは、外側筒部５ａと同じ材質で形成されてもよいし、外側筒部５ａとは異なる材質で形成されてもよい。ただし、通過路規定部５ｂは、樹脂により形成されることが好ましい。より好ましくは、通過路規定部５ｂは、樹脂の中でも、耐摩耗性に優れた樹脂、例えば、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッソ系の樹脂、あるいは、超高分子量高密度ポリエチレンなどで形成されることが好ましい。この理由は以下のとおりである。
【００６０】
溶射法（コールドスプレー法など）では、キャリアガス及び皮膜材料はスプレーノズル内を高速で流れる。通過路規定部５ｂはテーパ状に形成されていることから、皮膜材料は、通過路規定部５ｂの面Ｆに高速で衝突する。このため、通過路規定部５ｂの面Ｆには摩耗が生じやすい。そこで、通過路規定部５ｂを耐摩耗性に優れた樹脂で形成することにより、通過路規定部５ｂの使用年数を延ばすことが可能となる。また、通過路規定部５ｂは、外側筒部５ａの内部に収容される。この構成によれば、通過路規定部５ｂを外側筒部５ａから取り出すことができる。したがって、テーパ角の異なる様々なタイプの通過路規定部５ｂを予め準備することにより、成膜エリアの狭小化を様々なレベルで実現することができる。
【００６１】
図５の構成では、ガス出口部５は、開口形成部４に対して脱着可能に設けられている。これにより、必要に応じて、通過路規定部５ｂのみを洗浄、交換、あるいは修理することができる。
【００６２】
なお、図５の構成はガス出口部５の一例である。従って、他の例として、ガス出口部５は、開口形成部４と一体に設けられてもよい。また、外側筒部５ａ及び通過路規定部５ｂは互いに一体形成されていてもよい。
【００６３】
（開口形成部４、及びガス出口部５におけるキャリアガスの流れ）
次に、開口形成部４、及びガス出口部５におけるキャリアガスの流れを図６により説明する。図６は、開口形成部４、及びガス出口部５におけるキャリアガスの流れを説明するための図である。なお、図６の例では、開口形成部４には、ガス出口部５側の末端部において、開口４ａ及び開口４ｂが形成されている。また、図６では、キャリアガス及び皮膜材料は、図面上側から下側に向かって流れる。
【００６４】
図６に示すように、通過路規定部５ｂがテーパ状に形成されていることから、ガス出口部５において、キャリアガスの通過路は当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。そのため、一見すると、（１）ガス入口部２側から流れてきたキャリアガスの流れが通過路規定部５ｂのテーパ状の斜面Ｆに遮られ、（２）当該キャリアガスの一部がガス入口部２側へ逆流し、（３）スプレーノズル１内における皮膜材料の加速が阻害されるようにも考えられる。
【００６５】
しかしながら、開口形成部４には開口４ａおよび開口４ｂが形成されている。そのため、キャリアガスの一部が、開口４ａおよび開口４ｂを通してスプレーノズル１の外部に放出される。これにより、スプレーノズル１では、スプレーノズル１内でのキャリアガスの逆流が軽減され、皮膜材料は、加速が阻害されることなく、基材２０に噴射される。
【００６６】
ここで、スプレーノズル１では、ガス出口部５は、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。したがって、スプレーノズル１は、従来のスプレーノズルよりも、ガス出口部５の出口面積は狭い。それゆえ、スプレーノズル１は、従来のスプレーノズルよりも狭小な領域に対して容易に成膜することができる。
【００６７】
開口形成部４において開口４ａおよび開口４ｂが形成される位置は、ガス出口部５側の末端部または末端部近傍である必要はない。しかしながら、開口４ａおよび開口４ｂは、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部または末端部近傍に形成されていることが好ましい。キャリアガスの一部が開口４ａおよび開口４ｂを通してスプレーノズル１の外部に放出されるときに、開口４ａおよび開口４ｂがガス出口部５に近い位置に形成されている方が、スプレーノズル１内でキャリアガスの逆流を軽減する効果が高いためである。
【００６８】
〔実施形態２〕
次に、他の実施形態に係るスプレーノズル１０を図７により説明する。図７は、他の実施形態に係るスプレーノズル１０の断面図である。なお、既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００６９】
スプレーノズル１０は、キャリアガスの流れる方向から順に、ガス入口部２と、通路拡大部６と、ガス出口部５とを備える。スプレーノズル１０は、スプレーノズル１の開口形成部４に相当する部材を備えていない。スプレーノズル１０では、通路拡大部６に開口６ａが形成されている。
【００７０】
開口６ａは、通路拡大部６におけるガス出口部５側の末端部近傍に形成されている。「末端部」とは、通路拡大部６の端部を意味する。「末端部近傍」とは、末端部の近辺、付近を意味する。開口６ａは、通路拡大部６におけるガス出口部５側に形成されてもよく、その位置は特定の位置に限られない。ただし、開口６ａは、通路拡大部６におけるガス出口部５側の末端部または末端部付近に形成されていることが好ましい。これは、スプレーノズル１内でキャリアガスの逆流を軽減する効果が高いためである。
【００７１】
通路拡大部６には、複数の開口が形成されていてもよい。通路拡大部６に形成される開口の位置、個数、形状には様々なバリエーションがありうる。このことは、上述した開口４ａ、及び開口４ｂと同様である。
【００７２】
ガス入口部２、及び通路拡大部６として、市販されている標準スプレーノズルをそのまま使用してもよい。ただし、その場合には、通路拡大部６に開口６ａを形成する処理を施す必要がある。
【００７３】
ガス入口部２、通路拡大部６、及びガス出口部５は、一体に形成されてもよい。あるいは、ガス入口部２、通路拡大部６、及びガス出口部５は、それぞれ別体として形成され、螺合あるいは螺子等を介して互いに脱着可能に設けられてもよい（図中では、螺子止め等に関する詳細は省略している）。また、スプレーノズル１０は、フィーダ１４０から皮膜材料が供給される供給口などの構成を備えてよいが、図中ではその詳細を省略している。
【００７４】
〔実施例〕
次に、スプレーノズル１の実施例を図８等により説明する。図８は、スプレーノズル１の要部外観図である。
【００７５】
図８は、スプレーノズル１の通路拡大部３、及び開口形成部４を示す。開口形成部４には、開口４ａ、及び開口４ｂ（不図示）が形成されている。通路拡大部３および開口形成部４は、固定用ネジ７を介して互いに固着する。不図示のガス出口部５は、開口形成部４の内部に設けられており、図８中には表出していない。
【００７６】
スプレーノズル１の詳細を、さらに図９〜図１１により説明する。
【００７７】
図９は、通路拡大部３の断面図および下面図である。図示するように、通路拡大部３は、キャリアガスが流れる方向の長さが１２０ｍｍである。通路拡大部３は、円形筒状であり、外径は直径６ｍｍであり、キャリアガス出口側の内径は直径４ｍｍである。通路拡大部３では、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する。なお、キャリアガスは、図中の上側から下側に流れる。このことは、図１０、図１１も同様である。
【００７８】
図１０は、ガス出口部５の断面図および上面図である。図示するように、ガス出口部５は、キャリアガスが流れる方向の長さが８ｍｍである。ガス出口部５は、円形筒状であり、外径は直径６ｍｍであり、キャリアガス入口側の直径は４ｍｍ、キャリアガス出口側の内径は直径２ｍｍである。ガス出口部５では、キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。
【００７９】
図１１は、開口形成部４の断面図および上面図である。図示するように、開口形成部４は、円形筒状であり、キャリアガスが流れる方向の長さが２３ｍｍである。開口形成部４には円形状の開口４ａおよび開口４ｂ（不図示）が形成されている。開口４ａ（開口４ｂ）は、キャリアガスの流れ方向において、開口形成部４の中心に位置する。開口４ａ（開口４ｂ）は、直径が５ｍｍである。
【００８０】
また、開口形成部４には、円形状の開口８ａおよび開口８ｂ（不図示）が形成されている。開口８ａおよび開口８ｂには、通路拡大部３と開口形成部４とを固着する固定用ネジ７が嵌入される。開口８ａおよび開口８ｂは、開口形成部４におけるキャリアガス入口側の端部から５ｍｍの位置に中心が位置決めされている。
【００８１】
図１１の上面図に記載されるように、開口形成部４は、円形筒状であり、外径は直径１０．１ｍｍであり、キャリアガス入口側の直径は６．１ｍｍ、キャリアガス出口側の内径は直径３ｍｍである。開口形成部４では、キャリアガスの通過路は当該キャリアガスの流れに沿って一定である。
【００８２】
本実施例において、ガス出口部５は、開口形成部４の内部に収容される。図１１において、ハッチングされた箇所がガス出口部５の収容される領域に該当する。つまり、ガス出口部５が開口形成部４の内部に収容された状態において、開口４ａおよび開口４ｂは、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部に位置する。
【００８３】
なお、本実施例では、キャリアガスの流れ方向において、ガス出口部５の出口は、開口形成部４の出口よりも通路拡大部３側に位置する設計となっている。しかしながら、この設計は、ガス出口部５を開口形成部４の内部に収容するためのものであり、スプレーノズル１を用いた皮膜材料の成膜に何ら影響を与えるものではない。
【００８４】
〔成膜の比較〕
次に、本実施例にかかるスプレーノズル１を用いたときの成膜の様子と、従来のスプレーノズルを用いたときの成膜の様子とを図１２、図１３により比較する。図１２は、本実施例にかかるスプレーノズル１を用いたときの成膜の様子を示す図である。図１３は、従来のスプレーノズルを用いたときの成膜の様子を示す図である。
【００８５】
なお、従来のスプレーノズルとは、ガス入口部２、及び通路拡大部３のみにより形成されるノズルを言う。スプレーノズル１におけるガス出口部５のガス出口側の内径は直径２ｍｍであり、従来のスプレーノズルにおける通路拡大部３のガス出口側の内径は直径５ｍｍである。
【００８６】
成膜条件は以下のとおりである。
（１）基材２０：Ａｌ１０５０（厚み：０．５ｍｍ）
（２）使用粉末：ＮｉおよびＳｎの混合粉末（Ｎｉ：粒径８μｍ、Ｓｎ：粒径３８μｍ、混合比率；Ｎｉ：Ｓｎ＝９０：１０）
（３）ガス設定圧力：タンク１１０の出口において１４０ＰＳＩ（０．９６ＭＰａ）
（４）ガス設定温度：ヒーター１２０の出口において２００℃
（５）スプレーノズルと基材２０との距離
（ａ）既存ノズル：ノズル先端部から基材２０までの距離１８ｍｍ
（ｂ）スプレーノズル１：ノズル先端部から基材２０までの距離５ｍｍ
（６）皮膜材料の噴射時間：図１２、図１３とも皮膜材料の噴霧時間は同じである。
【００８７】
図１２の上側の写真は、ガス出口部５の内部の様子を示す写真である。「２ｍｍ」とはガス出口部５におけるキャリアガス出口部側の内径を示す。キャリアガス出口部分は、本来は円形で撮影されるが、撮影用レンズを走査させているため、矩形状に撮影されている。このことは、図１３の上側の写真も同様である。
【００８８】
図１２および図１３の下側の写真から理解されるように、本実施例のスプレーノズル１（図１２）を用いた皮膜材料（ＮｉおよびＳｎの混合粉末）の成膜では、基材２０上の皮膜材料の厚みは約１５０μｍであった。一方、従来のスプレーノズル（図１３）を用いた皮膜材料（ＮｉおよびＳｎの混合粉末）の成膜では、基材２０上の皮膜材料の厚みは約５０μｍであった。この厚みは、スプレーノズル１を用いて成膜したときの約１／３程度である。
【００８９】
このことから、同じ厚みで成膜するのであれば、本実施例のスプレーノズル１は、従来のスプレーノズルよりも、使用する皮膜材料を大幅に軽減することができることがわかる。なお、本実施例のスプレーノズル１では、開口４ａおよび開口４ｂを介してスプレーノズル１の外部に漏出した皮膜材料の量は、成膜への影響を考慮する必要のない程度の量であった。
【００９０】
このように、本実施例のスプレーノズル１は、従来のスプレーノズルよりも、成膜エリアの狭小化を実現でき、しかも、皮膜材料の使用量を軽減することが可能である。
【００９１】
なお、本実施例では、ガス出口部５のガス出口側の内径は直径が２ｍｍである。しかしながら、ガス出口部５のガス出口側の内径は、直径が２ｍｍに限られるものではなく、２ｍｍよりも少なくてもよいし、２ｍｍよりも大きくてもよい。
【００９２】
〔実施形態１、２による効果〕
本発明の態様１に係るスプレーノズル１は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部２と、ガス入口部２に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する通路拡大部３と、通路拡大部３に続く、上記キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成された開口形成部４と、開口形成部４に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部５と、を備えている構成である。
【００９３】
上記の構成によれば、スプレーノズル１では、ガス入口部２は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。これにより、上記キャリアガスはガス入口部２において速度を増す。
【００９４】
また、スプレーノズル１は、ガス入口部２に続く通路拡大部３を備える。通路拡大部３は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する。これにより、スプレーノズル１では、通路拡大部３にて上記キャリアガスが膨張し、そのキャリアガスの膨張により皮膜材料が加速する。
【００９５】
スプレーノズル１は、さらに、開口形成部４、及びガス出口部５を備える。ガス出口部５は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。そのため、ガス出口部５では、上記キャリアガスが逆流して、上記皮膜材料の加速が阻害されるようにも考えられる。
【００９６】
しかしながら、開口形成部４には、上記キャリアガスの通過経路と外部空間とを連通する上記１または複数の開口が形成されており、当該１または複数の開口を通して、上記キャリアガスの一部が放出される。これにより、スプレーノズル１は、ガス出口部５での上記キャリアガスの逆流を抑えることができる。その結果、スプレーノズル１は、皮膜材料の加速が阻害されることなく、上記皮膜材料を上記基材２０に噴射することができる。
【００９７】
そして、スプレーノズル１では、ガス出口部５は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。したがって、スプレーノズル１は、従来のスプレーノズル１よりも、ガス出口部５の出口面積を小さくできる。その結果、スプレーノズル１は、成膜効率を低下させることなく、狭小な領域に対する成膜が容易になる。
【００９８】
また、上記の構成によれば、低圧コールドスプレーに対しても本発明の態様１に係るスプレーノズル１を適用することができる。
【００９９】
本発明の態様２に係るスプレーノズル１では、上記の態様１において、上記１または複数の開口は、開口形成部４におけるガス出口部５側の末端部または末端部近傍に形成されている構成としてもよい。
【０１００】
上記の構成によれば、スプレーノズル１は、上記キャリアガスの逆流をさらに効率的に抑えることができる。そのため、スプレーノズル１は、上記の構成を備えることにより、従来のスプレーノズルと比べて、成膜エリアの狭小化を実現しつつ、さらに効率的に成膜することができる。
【０１０１】
本発明の態様３に係るスプレーノズル１では、上記の態様１または２において、ガス出口部５および開口形成部４は、一体に形成され、かつ、通路拡大部３に対して着脱可能である構成としてもよい。
【０１０２】
ガス出口部５は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。そのため、様々な要因（例えば、皮膜材料、及びキャリアガスの速度・温度など）によって、（１）ガス出口部５に当該皮膜材料が詰まる、（２）ガス出口部５が摩耗により劣化する、といった問題が生じうる。
【０１０３】
この点、上記の構成によれば、スプレーノズル１では、ガス出口部５および開口形成部４は、通路拡大部３に対して着脱可能である。これにより、スプレーノズル１では、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、ガス出口部５および開口形成部４を通路拡大部３から取り外し、特にガス出口部５を洗浄、交換、あるいは修理することができる。つまり、スプレーノズル１では、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、ガス出口部５を新品に取り替える必要がない。それゆえ、スプレーノズル１は、上記構成を備えることにより、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０１０４】
本発明の態様４に係るスプレーノズル１では、上記の態様１または２において、ガス出口部５は、開口形成部４に対して着脱可能である構成としてもよい。
【０１０５】
上記構成によれば、スプレーノズル１では、ガス出口部５は、開口形成部４に対して着脱可能である。これにより、スプレーノズル１では、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、ガス出口部５を開口形成部４から取り外し、ガス出口部５を洗浄、交換、あるいは修理することができる。つまり、スプレーノズル１では、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、ガス出口部５を新品に取り替える必要がない。それゆえ、スプレーノズル１は、上記構成を備えることにより、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０１０６】
本発明の態様５に係るスプレーノズル１０は、キャリアガスと共に皮膜材料を基材２０に噴射することによって基材２０上に皮膜を形成するためのスプレーノズル１０であって、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部２と、ガス入口部２に続く通路拡大部６であって、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大し、かつ、上記キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成されている通路拡大部６と、通路拡大部６に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部５と、を備えている構成である。
【０１０７】
上記の構成によれば、スプレーノズル１０では、ガス入口部２は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。これにより、上記キャリアガスはガス入口部２において速度を増す。
【０１０８】
また、スプレーノズル１０は、ガス入口部２に続いて通路拡大部６を備える。通路拡大部６は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する。これにより、スプレーノズル１０では、通路拡大部６にて上記キャリアガスが膨張し、そのキャリアガスの膨張により皮膜材料が加速する。
【０１０９】
スプレーノズル１０は、さらに、ガス出口部５を備える。ガス出口部５は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。そのため、ガス出口部５では、上記キャリアガスが逆流して、上記皮膜材料の加速が阻害されるようにも考えられる。
【０１１０】
しかしながら、通路拡大部６には、上記キャリアガスの通過経路と外部空間とを連通する上記１または複数の開口が形成されており、当該１または複数の開口を通して、上記キャリアガスの一部が放出される。これにより、スプレーノズル１０は、ガス出口部５での上記キャリアガスの逆流を抑えることができる。その結果、スプレーノズル１０は、上記皮膜材料の加速が阻害されることなく、上記皮膜材料を上記基材２０に噴射することができる。
【０１１１】
そして、スプレーノズル１０では、ガス出口部５は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小する。したがって、スプレーノズル１０は、従来のスプレーノズルよりも、ガス出口部５の出口面積を小さくできる。その結果、スプレーノズル１０は、成膜エリアの狭小化を実現することができる。
【０１１２】
また、上記の構成によれば、低圧コールドスプレーに対しても本発明の態様５に係るスプレーノズル１０を適用することができる。
【０１１３】
本発明の態様６に係るスプレーノズル１０では、上記の態様５において、上記１または複数の開口は、通路拡大部６におけるガス出口部５側の末端部または末端部近傍に形成されている構成としてもよい。
【０１１４】
上記構成によれば、スプレーノズル１０は、上記キャリアガスの逆流をさらに効率的に抑えることができる。その結果、スプレーノズル１０は、上記の構成を備えることにより、従来のスプレーノズルと比べて、成膜エリアの狭小化を実現しつつ、さらに効率的に成膜することができる。
【０１１５】
本発明の態様７に係るスプレーノズル１０では、上記の態様５または６において、ガス出口部５は、通路拡大部６に対して着脱可能である構成としてもよい。
【０１１６】
ガス出口部５は、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って絞られている。そのため、様々な要因（例えば、皮膜材料、及びキャリアガスの速度・温度など）によって、（１）ガス出口部５に当該皮膜材料が詰まる、（２）ガス出口部５が摩耗により劣化する、といった問題が生じうる。
【０１１７】
この点、スプレーノズル１０では、ガス出口部５は、通路拡大部６に対して着脱可能である。これにより、スプレーノズル１０では、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、ガス出口部５を通路拡大部６から取り外し、ガス出口部５を洗浄、交換、あるいは修理することができる。つまり、スプレーノズル１０では、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、ガス出口部５を新品に取り替える必要がない。それゆえ、スプレーノズル１０は、ガス出口部５が通路拡大部６に対して着脱可能ではない場合と比べて、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０１１８】
本発明の態様８に係るスプレーノズルでは、上記の態様４または７において、ガス出口部５は、外側筒部５ａと、外側筒部５ａの内部に収容され、かつ、上記キャリアガスの通過路を規定する通過路規定部５ｂと、を備え、通過路規定部５ｂは、外側筒部５ａに対して着脱可能である構成としてもよい。
【０１１９】
上記構成によれば、上記スプレーノズルでは、通過路規定部５ｂは外側筒部５ａに対して着脱可能である。このため、上述した（１）、（２）といった問題が特に通過路規定部５ｂにおいて生じた場合には、外側筒部５ａから通過路規定部５ｂを取り外して、通過路規定部５ｂを洗浄、交換、あるいは修理し、その後に、通過路規定部５ｂを外側筒部５ａに収容すればよい。つまり、上記スプレーノズルでは、上記（１）、（２）といった問題が生じた場合には、通過路規定部５ｂを新品に取り替える必要がない。また必要と判断されれば、通過路規定部５ｂのみを新品に取り替えればよく、ガス出口部５そのものを新品に取り替える必要はない。
【０１２０】
それゆえ、上記スプレーノズルは、通過路規定部５ｂが外側筒部５ａに対して着脱可能でない場合と比べて、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０１２１】
本発明の態様９に係るスプレーノズルでは、上記の態様８において、通過路規定部５ｂは、樹脂製である構成としてもよい。
【０１２２】
樹脂は、上記皮膜材料との間で摩擦が生じにくい素材である。したがって、通過路規定部５ｂが樹脂製であれば、通過路規定部５ｂの摩耗が抑えられ、例えば通過路規定部５ｂがステンレス鋼である場合と比べて、ランニングコストが低く抑えられる。
【０１２３】
本発明の態様に係るコールドスプレー装置１００は、スプレーノズル１またはスプレーノズル１０を備える構成としてもよい。
【０１２４】
上記の構成によれば、コールドスプレー装置１００は、狭小な領域に対して容易に製膜することができる。
【０１２５】
上記キャリアガスと共に上記皮膜材料を上記スプレーノズルから噴射して、上記基材上に皮膜を形成することを特徴とする皮膜の形成方法は、スプレーノズル１またはスプレーノズル１０を用い、上記キャリアガスと共に上記皮膜材料をスプレーノズル１またはスプレーノズル１０から噴射して、基材２０上に皮膜を形成する方法としてもよい。
【０１２６】
上記構成によれば、上記皮膜の形成方法は、上記スプレーノズルを使用した場合の効果と同様の効果、つまり、従来のスプレーノズルに比べて、狭小な領域に対して容易に製膜することができる。
【０１２７】
本発明の態様に係る皮膜の形成方法では、上記の態様１１において、上記皮膜の形成方法は、溶射法に用いられる方法としてもよい。
【０１２８】
上記の構成によれば、溶射法において成膜エリアの狭小化を実現することができる。ここで、溶射法とは、皮膜材料を加熱により溶融もしくは軟化させ、当該皮膜材料を微粒子状にして加速し、基材表面に衝突させて、扁平に潰れた皮膜材料の粒子を凝固・堆積させることにより皮膜を形成するコーティング技術の一種である。溶射にも様々な種類が存在するが、上記の構成によれば、上記皮膜の形成方法は、溶射法全般に適用することができる。
【０１２９】
（備考１）
本発明の一態様に係るスプレーノズルの先端構造は次のように表現することができる。
【０１３０】
キャリアガスと共に皮膜材料を基材に噴射することによって当該基材上に皮膜を形成するためのスプレーノズルの先端構造であって、
上記スプレーノズルは、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス入口部と、上記ガス入口部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って拡大する通路拡大部と、を備えており、
上記通路拡大部に続く、上記キャリアガスの通過路と外部空間とを連通する１または複数の開口が形成された開口形成部と、
上記開口形成部に続く、上記キャリアガスの通過路が当該キャリアガスの流れに沿って縮小するガス出口部と、を備えていることを特徴とするスプレーノズルの先端構造。
【０１３１】
（備考２）
上述したように、コールドスプレー法では、固相状態のまま基板等に高速で金属粉末を衝突させて皮膜を形成するため、金属膜中に金属粒子が残る。したがって、当該金属粒子が上記金属膜中に存在するのであれば、当該金属膜はコールドスプレー法により成膜された、と判断することができる。一方、フレーム溶射、アーク溶射、あるいはプラズマ溶射等では、金属粉末を溶かして基板に吹き付けるため、金属膜中に金属粒子が残ることは殆どない。
【０１３２】
したがって、ある金属膜がコールドスプレー法により成膜されたものであるか否かは、当業者であれば、当該金属膜の断面から見分けることができる。
【０１３３】
（備考３）
コールドスプレー法によって成膜された金属膜をその構造又は特性により直接特定することは、不可能または非実際的である。
【０１３４】
第一に、使用される金属材料の各々によってその構造やそれに伴う特性が異なることに照らせば、コールドスプレー法により成膜された金属膜をある特定の文言により規定することは不可能である。第二に、コールドスプレー法により成膜された金属膜を構造上または特性上、明確に特定する文言も存在しない。第三に、コールドスプレー法によって成膜された金属膜を、測定に基づき解析し、何らかの文言で特定することも、不可能または非実際的である。なぜならば、困難な操作と測定を多数回繰り返し、統計的処理を行い、何らかの特徴を特定する指標を見いだすには、著しく多くの試行錯誤を重ねることが必要であり、およそ実際的ではないためである。
【０１３５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３６】
１、１０  スプレーノズル
２  ガス入口部
３、６  通路拡大部
４  開口形成部
５  ガス出口部
４ａ、４ｂ、６ａ、８ａ、８ｂ  開口
５ａ  外側筒部
５ｂ  通過路規定部
７  固定用ネジ
２０  基材
１００  コールドスプレー装置
１１０  タンク
１２０  ヒーター
１４０  フィーダ
１５０  基材ホルダー
【図１】
0006426647.tif 000002
【図２】
0006426647.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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