(57)【要約】【課題】コーティング材のプラズマ溶射技術を改善する。【解決手段】プラズマ溶射装置として、コーティング材を溶射するためのプラズマ流を形成するためのプラズマ室領域２０１と、プラズマ室領域２０１に繋がったのど（スロート）領域２０２とを備え、そののど領域２０２は、端部表面２０３と軸線方向の穴部２０４を有し、軸線方向の穴部２０４は、のど領域２０２の長軸線２１０にほぼ沿って形成され、非円形の横断面形状をしてなり、上記端部表面２０３における軸線方向の穴部２０４は、プラズマ流を放出するためのものとした構成のプラズマ溶射装置である。軸線方向の穴部２０４は、のど領域２０２の長軸線２１０にほぼ沿って形成された多くの溝２０６を有していてもよい。これにより、プラズマ流は、プラズマ流が軸線方向の穴２０４から放出される前に線条化した流れにされる。プラズマ流は、それが軸線方向の穴部２０４から放出された後、粒子放出輪郭の全角度が約50°以下の角度を有している。【選択図】図２
2007136446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを形成，保持するためのプラズマ室領域と、
前記プラズマ室領域に繋がるのど（スロート）領域とを備え、
該のど領域は、端部表面と該のど領域の延設軸線にほぼ沿う方向に形成した穴部とを有すると共に該穴部は横断面形状が非円形を成し、前記端部表面で前記穴部がプラズマ流を放出するように構成されていることを特徴とするプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記軸線方向の穴は、前記のど領域の少なくとも一部にほぼ長軸線に沿って形成された複数の溝を含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項３】
前記複数の溝は、ほぼ直線溝をなしていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ溶射装置。
【請求項４】
前記軸線方向の穴部は、横断面が複数のほぼ円形の葉形状をオーバーラップ式に重複させた形状をなしていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項５】
前記オーバーラップしたほぼ円形の葉形の枚数は、三枚であることを特徴とする請求項４記載のプラズマ溶射装置。
【請求項６】
前記穴部の横断面が非円形部分は、前記軸線方向の穴部の少なくとも一部に沿って延設されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項７】
前記軸線方向の穴部に沿ったいずれかの位置における該軸線方向の穴部の横断面の大きさは、該軸線方向の穴部に沿った他の位置における軸線方向の穴の横断面の大きさと異なることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項８】
前記軸線方向の穴部に沿ったいずれかの位置における該軸線方向の穴部の非円形横断面の形状は、該軸線方向の穴部に沿った他の位置における軸線方向の穴部の非円形横断面の形状と異なることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項９】
前記プラズマ流は、該プラズマ流が前記軸線方向の穴部から放出される前に線条化した流れに形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１０】
前記プラズマを形成するための高エネルギーのＤＣアークは、プラズマ流を線条化した流れに形成することにより発生するプラズマ中の乱流によってプラズマ溶射装置の一部の損耗を減少させる構成とされたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１１】
前記プラズマ流は、前記軸線方向の穴部から放出された後、約50°以下の粒子放出輪郭の全角度を有することを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１２】
第１の電極と第２の電極とを備え、前記第２の電極が前記プラズマ室領域とのど領域とを含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１３】
端部表面と軸線方向の穴部とを有して該端部表面の軸線方向の穴からプラズマ流を放出するのど（スロート）領域を備えており、
前記軸線方向の穴部は、前記のど領域の長軸線にほぼ沿って該のど領域内に形成されて複数の溝を有し、該複数の溝の一部分は前記のど領域の長軸線に沿って形成されたことを特徴とするプラズマ溶射装置。
【請求項１４】
前記複数の溝は、ほぼ直線溝をなしていることを特徴とする請求項１３記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１５】
前記複数の溝における前記一部分は、前記端部表面まで延設されていることを特徴とする請求項１３記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１６】
前記プラズマ流は、該プラズマ流が軸線方向の穴部から放出される前に線条化した流れに形成されることを特徴とする請求項１３記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１７】
プラズマ室領域と、
前記プラズマ室領域に繋がったのど（スロート）領域と、
からなるプラズマ溶射装置用の電極であって、
前記のど領域は、端部表面と、前記のど領域の長軸線にほぼ沿って形成されてプラズマ流を放出する軸線方向の穴部とを有し、該軸線方向の穴部は、その軸線方向の穴部からのプラズマ流放出前に該プラズマ流を線条化した流れにする形状の横断面形状を少なくとも具有するように形成したことを特徴とするプラズマ溶射装置用の電極。
【請求項１８】
前記軸線方向の穴部は、該軸線方向の穴部の壁面に形成された複数の溝を具備し、該複数の溝の少なくとも一部分が前記のど領域の長軸線にほぼ平行に形成されていることを特徴とする請求項１７記載のプラズマ溶射装置用の電極。
【請求項１９】
前記軸線方向の穴部は、横断面が複数のほぼ円形の葉形状をオーバーラップ式に重複させた形状をなしていることを特徴とする請求項１７記載のプラズマ溶射装置用の電極。
【請求項２０】
前記軸線方向の穴部は、前記プラズマ室領域に繋がった第１の端部と前記端部表面に位置する第２の端部とを具備し、前記プラズマ流を線条化した流れにする横断面形状は、少なくとも前記第１の端部と第２の端部との間の一位置から第２の端部にまで亘っていることを特徴とする請求項１７記載のプラズマ溶射装置用の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはプラズマ溶射に関し、特に、コーティング材のプラズマ溶射を改善するプラズマ溶射法とその実施装置及び同装置用の電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射は、所要のコーティングを行うためにプラズマ溶射装置によってターゲット表面上にコーティング材を吹き付ける工程である。従来のプラズマ溶射装置においては、陰極まわりに誘引される渦ガス流が、注入されたコーティング材をその陽極からの放出後に、遠心力でプラズマ流から噴出させてしまうので、ターゲット表面に塗布されるコーティング材の量が減少することになる。幾つかのプラズマ溶射装置の場合には、陽極から放出されるプラズマ流は、粒子放出輪郭の全角度は、90°より大きな角度を有している。そのような装置においては、結果的に溶射工程における付着効率は、25%以下となることもある。したがって、従来のプラズマ溶射装置においては、コーティング材の付着効率が低いため、処理時間が長くなり、かつコーティング材を浪費することによりコストが増加してしまう。
【０００３】
さらに、従来のプラズマ溶射装置は、消耗品の損耗度が大きく、プラズマを発生させる高エネルギーの直流（ＤＣ）アークと絶えず接触することによる損耗部品の交換を頻繁に行なわなければならないという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、付着効率が向上され、かつ長い耐用寿命を有したプラズマ溶射プロセス及び装置が要望されている。本発明は、これらの要望を満たすと共に、他の利点も提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるプラズマ溶射装置の陽極は、該陽極内部のプラズマ流を線条の流れにするために、横断面形状が非円形の穴部を軸方向に設けている。これにより、陽極から放出された後のプラズマ流の流れを線条化することで、プラズマ流の粒子放出輪郭の全角度は小さくなる。したがって、付着効率が高く、処理時間の短いプラズマ溶射装置を得ることができる。渦巻状の流れから線条の流れへの移行によって生じるプラズマ乱流は、プラズマを形成するために使用される高エネルギーのＤＣアークによって引き起こされる陽極損耗を軽減し、その結果、陽極の耐用寿命を長期化することができる。
【０００６】
一実施形態によれば、本発明のプラズマ溶射装置は、形成されたプラズマを保持するプラズマ室領域、及びプラズマ室領域に接続したのど（throat）領域を備えている。こののど領域は、端部表面と軸線方向の穴部を備えている。軸線方向の穴部は、のど領域の長軸にほぼ沿った方向に形成されており、横断面形状が非円形となっている。端部表面における軸線方向の穴部は、プラズマ流を放出するためのものである。
【０００７】
別の実施形態によれば、本発明のプラズマ溶射装置は、端部表面と軸線方向の穴部とを備えたのど領域を備えている。軸線方向の穴部は、のど領域内に該のど領域の長軸にほぼ沿った方向に形成されている。軸線方向の穴部は、複数の溝を有している。その少なくとも一部は、のど領域の長軸に沿った方向に形成されている。端部表面における軸線方向の穴部は、プラズマ流を放出するためのものである。
【０００８】
また、別の実施形態によれば、本発明によるプラズマ溶射装置用の電極は、プラズマ室領域、及びプラズマ室領域に接続したのど領域を含むものである。のど領域は、端部表面と軸線方向の穴部を備えている。軸線方向の穴部は、のど領域の長軸にほぼ沿って形成されている。軸線方向の穴部は、プラズマ流を放出するためのものである。軸線方向の穴部は、プラズマ流が軸線方向の穴部を出る前に、プラズマ流を線条化した流れにするような少なくとも一つの横断面形状を有している。
【０００９】
本発明の更なる特徴及び利点は、以下の説明において詳述するが、その一部は、説明から自明となろうし、また、発明の実施によって理解されるかもしれない。発明の諸目的及び他の利点は、添付された図面だけでなく記載された説明及び請求項において特に指摘された構造によっても理解及び実現がなされるであろう。 
【００１０】
上述した全般的内容及び後述する詳細な内容は共に、代表的なものであり、また解説的なものである。さらに、請求項に係る発明を説明することを意図したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に述べる多数の実施形態の説明及び多数の具体的な詳細内容は、本発明について十分な理解が得られるように記載するものである。しかしながら、本発明がこれらの実施形態の詳細のうちの一部によっても実行し得ることは、当業者なら自明であろう。他の実施例において、周知の構造及び技術は、本発明をいたずらに不明瞭にしないように、詳細には示されていない。
【００１２】
さて、図１に示すように、本発明の一実施形態によるプラズマ溶射装置１００は、陽極１０１のような第１の電極と、陰極１０２のような第２の電極とを有している。圧力調節されたガス１０３、例えば水素（H）、アルゴン（Ar）、窒素（N）、ヘリウム（He）或はそれらのいくつかを組合せたようなガスは、陰極１０２のまわりを通り、陽極１０１を通り抜けていく。高エネルギーのＤＣアークが、陰極１０２と陽極１０１との間で形成される。上記アークによる抵抗加熱は、不活性ガス１０３を極限温度まで上昇させて解離させると共にイオン化させてプラズマ１０４を形成する。具体的には、陽極１０１は、軸線方向の穴部１１０を有している。この軸線方向の穴部１１０は、以下に詳述するように、該軸線方向の穴部１１０の少なくとも一部に沿ってほぼ直線的に流れるプラズマ流１０７を生じさせるものである。高速度で高温のプラズマ流１０７は、陽極１０１から放出される。粉末状のコーティング材１０６は、外付けの粉末注入器１０５によってプラズマ流１０７に注入される。そして、そこでコーティング材１０６は、急速に加熱され、かつ高速度に加速される。融解された、又は加熱されて柔らかくなったコーティング材１０６は、プラズマ流１０７によってターゲット１０９の表面へ運ばれ、そこで急速に冷えて所望の被覆１０８を形成する。
【００１３】
陽極１０１がプラズマ流１０７を線条化した流れにするように設計されているため、プラズマ溶射装置１００内で誘発される不活性ガス１０３の渦巻流は、プラズマ１０４が陽極１０１の軸線方向の穴部１１０を通過するように十分に縮小される。プラズマ流１０７の流れの線条化によって、注入されたコーティング材１０６は、密集輪郭内に封じ込め、プラズマ流１０７内において同材が陽極１０１から離れるにつれ遠心力で放出されるのを低減させ、その結果、粒子放出輪郭の全角度θ１２０が従来のプラズマ溶射装置よりも実質的に小さくなる。粒子放出輪郭の全角度θ１２０が小さいため、プラズマ流１０７中のコーティング材１０６の濃度が増加し、以ってプラズマ溶射装置１００の付着効率が向上する。
【００１４】
本発明の一態様によれば、プラズマ流１０７の粒子放出輪郭の全角度θ１２０は約90°未満である。本発明の別の態様によれば、プラズマ流１０７の粒子放出輪郭の全角度θは、約50°未満である。そして、一実施形態によれば、粒子の放出輪郭の全角度１２０は、0°と90°の間であればいかなる角度であってもよい。
【００１５】
別の実施形態においては、図１に表示されている陰極及び陽極は、逆にしてもよい。さらに、別の実施形態では、コーティング材の粉末注入器は、陽極１０１又はプラズマ溶射装置１００内に設けられてもよい。
【００１６】
ここで、図２を参照して、本発明の一態様による陽極１０１を具体的に説明する。陽極１０１は、プラズマを形成するためのプラズマ室領域２０１、及びプラズマ室領域２０１に一体的に接続したのど（throat）領域２０２を含んでいる。プラズマ室領域２０１は、外側面２９０及び内側面２９２を有している。外側面２９０は、円筒状となっている。また、内側面２９２は、円錐形となっている。内側面２９２と第１の端部２９４と第２の端部２９６とに囲まれて室２９８が形成されている。本発明は、図２に示されているようなプラズマ室領域２０１の形状に限定されず、本発明のプラズマ室領域は、各種の形状及び構成であってもよい。
【００１７】
のど領域２０２は、外壁面２８０と、端部表面２０３と、軸線方向の穴部２０４を有している。外壁面２８０は、ここでは円筒状で示す。しかし、それは、どのような形状でも良く、例えば、断面が長方形、多角形、楕円、又は不規則な形状であってもよい。軸線方向の穴部２０４は、第１の端部２３０と第２の端部２４０とを有し、のど領域２０２の長軸２１０にほぼ沿ってのど領域２０２内に形成されている。そして、横断面が非円形となっている。ここで、軸線方向の穴部２０４の第１の端部２３０は、プラズマ室領域２０１の第２の端部２９６である。軸線方向の穴部２０４の第２の端部２４０は、のど領域２０２の端部表面２０３にある。第２の端部２４０、又は端部表面２０３における軸線方向の穴部２０４は、プラズマ流を放出するためのものである。本発明の一実施形態によれば、軸線方向の穴部２０４は、穴部でも、開口部でも、又は通路部分であってもよい。
【００１８】
ここで、長軸２１０は、のど領域２０２の中心線にほぼ沿って位置している。別の実施形態では、長軸２１０が中心線から離れていてもよい。さらに、別の実施形態では、長軸２１０は、端面２０３にほぼ垂直であっても、又は垂直でなくてもよい。別の実施形態によれば、のど領域２０２は、プラズマ室領域２０１に一体的に接続されていなくてもよく、また、のど領域２０２は、プラズマ室領域２０１に直接又は間接的につながれていてもよい。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、軸線方向の穴部２０４は、のど領域２０２の長軸２１０にほぼ沿って形成された複数の溝２０６を有している。溝２０６は、図２に示されるように軸線方向の穴部２０４の全長にわたって、又は軸線方向の穴部２０４の長さの一部分だけに形成されていてもよい。例えば、溝２０６は、点Ａから点Ｂまでに延設、形成されてもよい。この場合、 点Ａが、第１の端部２３０と第２の端部２４０の間の点であり、点Ｂは第２の端部２４０である。溝２０６は、ブローチ（穴ぐり器）、フライス工具、旋盤、或はその他の機械加工手段等を使用して形成される。溝２０６の作用、大きさ、数及び配置は、プラズマ溶射装置に要求される具体的なプロセスによって変わる。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、軸線方向の穴部２０４は、プラズマ流が第２の端部２４０において軸線方向の穴部２０４から放出される前に、プラズマ流を線条化した流れにするような横断面形状を有している。プラズマ流の流れを線条化することで、プラズマ溶射装置内で誘起されるガスの渦巻流を減少させ、以下に詳述するように、プラズマ溶射装置の付着効率を改善することができる。
【００２１】
一実施形態によれば、陽極１０１は、銅（Cu）又はタングステン（W）を含んで構成される。別の実施形態によれば、陽極１０１は、長さＬが約63.5ミリメートル（約2.5インチ）であり、外径Ｄが約40.6ミリメートル（約1.6インチ）である。
【００２２】
図３には、プラズマ流を線条化した流れにするのに好適な軸線方向の穴部２０４の様々な横断面形状が示されている。一態様によれば、図３（ａ）は、横断面形状３１１がほぼ直線的な複数の溝３２１によって規定された軸線方向の穴部３３１を有する電極３０１を示している。溝３２１は、電極３０１ののど領域の長軸にほぼ沿って軸線方向の穴部３３１の側面に形成される。本発明の別の態様によれば、図３（ｂ）は、横断面形状３１２がほぼＶ字形の複数の溝３２２によって規定された軸線方向の穴部３３２を有する電極３０２を示している。溝３２２は、電極３０２ののど領域の長軸にほぼ沿って軸線方向の穴部３３２の側面に形成される。図３（ｂ）に示されているように、本発明の電極３０２は、矩形状の横断面形状を有する電極に限定されず、種々の形状の電極が適用可能である。
【００２３】
図３（ｃ）及び（ｄ）に示されているように、本発明は、複数の溝を有する軸線方向の穴部に限定されない。さらに、本発明の別の態様によれば、図３（ｃ）に示すように、電極３０３は、プラズマ流を線条化した流れにするために三枚のほぼ円形の葉（lobe）の形状を重複（オーバーラップ）させたような横断面形状３１３を有する軸線方向の穴部３３３を備えたものである。さらに、本発明の別の態様によれば、図３（ｄ）に示すように、電極３０４は、プラズマ流を線条化した流れにするために四枚のほぼ円形の葉形状をオーバーラップさせたような横断面形状３１４を有する軸線方向の穴部３３４を備えたものである。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の軸線方向の穴部として可能な多数の横断面形状のうち、わずかなものを示したにすぎない。本発明の軸線方向の穴部の横断面形状として、プラズマ流を線条化した流れにするのにふさわしいいくつかの非円形の形状があり得ることは、当業者にとっては自明である。本発明の一態様によれば、非円形の横断面形状は、軸線方向の穴部の全長にわたって形成されてもよく、又は軸線方向の穴部の長さの一部分だけに形成されてもよい。
【００２５】
ここで、図４を参照して、本発明の別の実施形態によるプラズマ溶射装置用の電極３０３をより詳細に説明する。電極３０３は、プラズマ室領域４０１と同プラズマ室領域４０１に接続されたのど領域４０２とを含んでいる。のど領域４０２は、端部表面４０３及び軸線方向の穴部４０４を有している。軸線方向の穴部４０４は、第１の端部４３０と第２の端部４４０とを有し、のど領域４０２の長軸にほぼ沿ってのど領域４０２内に形成されており、非円形の横断面形状３１３を有している。軸線方向の穴部の第１の端部４３０は、プラズマ室領域４０１に繋がっている。また、第２の端部４４０は、端部表面４０３にある。第２の端部４４０（又は端部表面４０３）における軸線方向の穴部４０４は、プラズマ流を放出するためのものである。
【００２６】
本発明の一態様によれば、電極３０３は、電極３０３の内部及び／又は回りの部分で図示省略の冷却液の流れによって冷却されてもよい。冷却液は、水や、エチレングリコールと水の混合物や、又は他の適当な冷却液であってもよい。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、軸線方向の穴部４０４は、プラズマ流が軸線方向の穴部４０４から放出される前にプラズマ流を線条化した流れにするために、ほぼ円形の複数の葉形状部４０６をオーバーラップさせた非円形の横断面形状３１３を有している。
【００２８】
ここで、図５は、本発明の一実施形態によるプラズマ溶射装置の軸線方向の穴部の代表例の形状を示している。軸線方向の穴部５１０は、第１の端部５３０と第２の端部５４０とを有している。第１の端部５３０は、プラズマ室領域に直接的或は間接的に繋がれていてもよい。第２の端部５４０は、プラズマ流が放出されるプラズマ溶射装置ののど領域の端部表面にあってもよい。さらに、軸線方向の穴部５１０は、長軸５２０にほぼ沿って第１の円錐部５１２と、円筒状部５１４と、第２の円錐部５１６を有していてもよい。
【００２９】
上記実施形態によれば、第１の端部５３０における軸線方向の穴部５１０の直径は、約25.4ミリメートル（約1インチ）であればよく、また円筒状部５１４における軸線方向の穴部５１０の直径は、約7.9ミリメートル（約5/16インチ）であればよく、また第２の端部５４０における軸線方向の穴部の直径は、約19.1ミリメートル（約3/4インチ）であればよい。さらに、軸線方向の穴部５１０の長さは、約63.5ミリメートル（約2.5インチ）であればよい。
【００３０】
ここで、図６は、本発明の一実施形態による軸線方向の穴部の他の例を示している。軸線方向の穴部５５０は、溝５５５によって画成されるような非円形の横断面形状を有している。さらに、軸線方向の穴部５５０は、第１の端部５６０と、第２の端部５８０と、第１の端部５６０と第２の端部５８０と間の二つの領域５９０及び５９２とを有している。領域５９０内では、溝５５５は、長軸５７０と平行ではないが、領域５９２内では、溝５５５は、長軸５７０とほぼ平行に配設される。別の実施形態では、軸線方向の穴部５５０は、例えば、既述のような葉形状を重複（オーバーラップ）させたような他の非円形の横断面形状を有していてもよい。
【００３１】
本発明は、図２及び図５に示されている軸線方向の穴部の形状に限定されない。また、軸線方向の穴部の横断面の大きさ、形状は、軸線方向の穴部に沿って変わってもよい。例えば、本発明の一態様によれば、いずれかの位置における軸線方向の穴部の横断面の大きさは、軸線方向の穴部に沿った他の位置における軸線方向の穴部の横断面の大きさと異なっていてもよい。本発明の別の態様によれば、いずれかの位置における軸線方向の穴部の横断面形状が、軸線方向の穴部に沿った他の位置における軸線方向の穴部の横断面形状と異なっていてもよい。さらに、本発明の別の態様によれば、横断面形状及び／又は横断面の大きさは、軸線方向の穴部の一部分、或は軸線方向の穴部の全長に沿って連続的に変化してもよい。さらに、本発明の別の態様によれば、横断面形状及び／又は横断面の大きさは、軸線方向の穴部に沿った１以上の位置で不連続に、ないし不意に変化してもよい。 
【００３２】
【表１】
2007136446.tif 000003
【００３３】
ここで、図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態の処理速度、及び付着効率についての効果を総括的に示したグラフ図である。図７（ａ）及び（ｂ）、及び表１に要約された解析は、円筒状管の形をしたターゲットに対して、本発明の一態様によるプラズマ流を線条化した流れにする陽極を用いて溶射したものである。プラズマ溶射装置によって溶射される粉末のコーティング材は、170〜325メッシュのアルミニウムを８重量%含む100〜140メッシュのシリコン粉末とした。また、従来のプラズマ流を線条化した流れにはしない陽極を使用して、一つの円筒状管の周面を全長にわたって9mmのコーティング材で被覆した。このプロセスでは、12.62時間を要し、上記管に対して28,116グラムのコーティング材を施すのに119,789グラムの粉末のコーティング材を消費した。このとき、付着効率は、23.47%である。本発明の一実施形態による上記プラズマ流を線条化した流れにする線条化型の陽極を備えたプラズマ溶射装置を使用すると、別の円筒状管のターゲットに対して同様の9mmのコーティングはたったの9.25時間だけで施された。このプロセスでは、上記管に対して28,418グラムのコーティング材を施すのにほんの79,370グラムの粉末のコーティング材が消費されただけである。このときの付着効率は、35.8%であった。
【００３４】
同様に、別の円筒状管のターゲットの周面にてその全長にわたって6mmのコーティングを施すと、従来の線条化型ではない陽極を備えたプラズマ溶射装置では、平均して、8.5時間を要し、約75,000グラムの粉末のコーティング材を消費するが、他方、付着効率が35.8%の本発明の一実施形態による上記線条化型の陽極を備えたプラズマ溶射装置では、わずか6.23時間しか必要とせず、同じタスクを実現するためにほんの48,150グラムの粉末のコーティング材を消費したに過ぎないのである。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、プラズマ流を線条化した流れにする軸線方向の穴部と、上記線条化型の陽極のプラズマ室領域との交点においてプラズマ乱流が増加するため、上記陽極の損耗は、従来の線条化型ではない陽極の損耗よりも明らかに少ない。プラズマがサイクロンのような流れから線条化した流れに変化することよって生じるこの流れの乱れは、線条化型の陽極と陰極との間に形成される高エネルギーのＤＣアークが、該線条化型の陽極の特定の領域又は範囲に集中するのを防止する作用をし、これにより線条化型の陽極は、従来の線条化型でない陽極より損耗が著しく少ない。これにより、上記線条化型の陽極の耐用時間ないし寿命を伸ばすことが可能となる。本発明の一態様による上記線条化型の陽極においては、該線条化型の陽極を使用して、79,370gのコーティング材を溶射した後に明らかになった損耗は、従来の陽極を使用して119,789gのコーティング材のプラズマ溶射をした後に明らかになった損耗の25%〜50%程度であった。
【００３６】
本発明が様々な図及び実施形態を参照して特に説明されているが、これらは説明を目的とするだけであり、発明の範囲を制限するものとして受け止めるべきでないことは理解されよう。また、発明を実施するために他の多くの方法を実行することができる。さらに、発明を実施するために、当業者によって発明の技術的思想及び範囲から外れずに多くの変更及び修正がなされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ溶射装置の概ほぼ構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一態様によるプラズマ溶射装置の要部を示す斜視図である。
【図３】本発明の様々な態様によるプラズマ溶射装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態によるプラズマ溶射装置の要部を示す斜視図である。
【図５】本発明の様々な実施形態によるプラズマ溶射装置の軸線方向の穴部を示す斜視図である。
【図６】上記軸線方向の穴部の変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明のさらに別の態様によるプラズマ溶射装置の性能を従来のプラズマ溶射装置と比較して示した説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００…プラズマ溶射装置
１０１…陽極（第１の電極）
１０２…陰極（第２の電極）
１０４…プラズマ
１０７…プラズマ流
１１０，２０４，３３１，３３２，３３３，３３４，４０４，５１０，５５０…軸線方向の穴部
１２０…全粒子パターン角度
２０１，４０１…プラズマ室領域
２０２，４０２…のど領域
２０３，４０３…端面
２０６，３２１，３２２，５５５…溝
２１０，５７０…長軸線
２３０，４３０，５３０，５６０…第１の端部
２４０，４４０，５４０，５８０…第２の端部
３０１，３０２，３０３，３０４…電極
３１１，３１２，３１３，３１４…横断面形状
【図１】
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【図２】
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【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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