(57)【要約】【課題】溶射工程では材料が高温下で酸化状態に晒され材料が酸化されてしまうので、材料が本来有している機能が低下したり、気泡を内包したりする問題がある。本発明の課題は、（１）溶射皮膜の接合強度や性能を低下させない、（２）溶射後、封孔処理のための加熱や塗装処理を不要にする、（３）残留フラックスの除去工程を不要にすることにある。【解決手段】アーク溶射ノズルに圧縮空気を吹き込むアーク溶射もしくはガス溶射ノズルに燃焼ガスを吹き込むガス溶射などの溶射方法において、気化装置に電解質を溶媒に溶解した液体フラックスを充填し、前記気化装置に前記圧縮空気もしくは前記燃焼ガスを吹き込んで前記液体フラックスを気化せしめて気化フラックスを生成し、該気化フラックスを前記アーク溶射ノズルもしくは前記ガス溶射ノズルに吹き込んで溶射する溶射方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク溶射ノズルに圧縮空気を吹き込むアーク溶射もしくはガス溶射ノズルに燃焼ガスを吹き込むガス溶射などの溶射方法において、気化装置に電解質を溶媒に溶解した液体フラックスを充填し、前記気化装置に前記圧縮空気もしくは前記燃焼ガスを吹き込んで前記液体フラックスを気化せしめて気化フラックスを生成し、該気化フラックスを前記アーク溶射ノズルもしくは前記ガス溶射ノズルに吹き込んで溶射することを特徴とする溶射方法。
【請求項２】
前記液体フラックスは、ホウフッ化カリウム（ＫＢＦ４）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸性フッ化カリウム（ＫＨＦ２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものであることを特徴とする請求項１記載の溶射方法。
【請求項３】
前記液体フラックスは、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸化ホウ素（Ｂ２ＯＢ）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に１５〜３０ｗｔ％溶解したものであることを特徴とする請求項１記載の溶射方法。
【請求項４】
前記液体フラックスはホウ化亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものであることを特徴とする請求項１記載の溶射方法。
【請求項５】
前記液体フラックスはホウフッカ亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化スズ（Ｓｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化カドミウム（Ｃｄ（ＢＦ４）２）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものであることを特徴とする請求項１記載の溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は防錆防食などの目的で金属材料に付与される亜鉛やアルミなどのアーク溶射、ガス溶射の付着強度の向上や気孔の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材は建築、橋梁など構造物の構造材料として多用されており、その防錆防食に塗装や亜鉛メッキ、アルマー処理などが適用されている。近年、亜鉛、アルミを鋼材表面に溶射して皮膜化し防錆防食する方法が塗装やメッキに比しライフサイクルコストが低減できることから次第に採用されるケースが多くなっている。しかしながら、溶射による亜鉛やアルミの溶滴は鋳鋼グリッドなどを用いてブラスト処理された鉄素地に扁平上の積層（ラメラ）となって皮膜を形成していくが、溶滴の積層であるがゆえに溶滴間にミクロンオーダーの気孔（微細孔）が形成される。このミクロンオーダーの気孔は溶射皮膜容積の５〜１５％程度であるが、気孔の中には鉄素地まで至るものもあり経年的に発錆の根源となっている。この気孔を塞ぐための手段としては、封孔剤を溶射皮膜表面に刷毛やスプレーなどにより塗布して気孔に浸透させ硬化させる方法が一般的である。
【０００３】
実開平６−７３１５０号広報には、アーク溶射ガンに不活性ガス（Ａｒ.Ｎ２.ＣＯ２）を噴出させるノズルと圧縮空気を噴出させるオリフィス管をそなえて気泡を少なくする方法が提案されている。溶射工程で発生する気泡は溶射後にスチレンオキシド樹脂溶液を含浸させて封孔処理と粒子間結合力を高める方法をとっている。
【０００４】
特開平１０−２５９４６９号広報には、溶射材粉末にＢ２Ｏ３粉末を配合して母材表面に溶射した後、溶射皮膜を４５０℃以上に加熱し、Ｂ２Ｏ３を溶融させ溶射皮膜中に発生している間隙（気孔）に充填する方法が示されている。
【０００５】
特開２００２−３６３５３９号広報には、アルコキシシラン化合物またはその部分加水分解縮合物及び硬化触媒を混合した封孔剤が提案されている。
【０００６】
特開平１０−２８０１２０号広報には、フラックスを含有したワイヤが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平６−７３１５０号広報「アーク溶射ガン」
【特許文献２】特開平１０−２５９４６９号広報「溶射皮膜の封孔処理法」
【特許文献３】特開２００２−３６３５３９号広報「封孔剤」
【特許文献４】特開平１０−２８０１２０号広報「フラックス入りワイヤ」
【特許文献５】特開２００９−０９０３６８号広報「ガス切断用気化フラックス」
【特許文献６】特開２００９−２９７７８２号広報「液体フラックスと製造装置」
【特許文献７】特開２０１０−１００４４１号広報「液体フラックスと製造装置」
【特許文献８】特開２００９−２５５１０５号広報「気化装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によれば不活性ガスを併用して溶滴の酸化を抑え、圧縮空気で衝撃的に溶滴を母材に吹き付けても溶射皮膜に気泡が生じるのは避けられないことを意味している。特許文献２では溶射材の中に不純物を配合することにより溶射皮膜強度や本来の機能が損なわれる問題がある。アーク溶射やワイヤ溶射による皮膜は母材にアンカー効果で張り付いているだけであり、溶射皮膜を加熱すると熱膨張でアンカーが外れやすくなるので好ましくない。特許文献３では有機物、無機物封孔剤は溶射皮膜に生じる気孔（微細孔）の内部にまで浸透できず表面を被覆するのみとなる。この場合は剥離や劣化による水分の浸透により発錆を防止することはできなかった。特許文献４ではアーク中のアルミワイヤにフラックスを内蔵しているが、ＫＡＬＦ主体のフラックスのため溶射後フラックスが溶射皮膜に張り付き除去が困難であった。
【０００９】
溶射工程では材料が高温下で酸化状態に晒され材料が酸化されてしまうので、材料が本来有している機能が低下したり、気泡を内包したりする問題がある。本発明の課題は、（１）溶射皮膜の接合強度や性能を低下させない、（２）溶射後、封孔処理のための加熱や塗装処理を不要にする、（３）残留フラックスの除去工程を不要にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の解決手段は特許請求項１に示すように、アーク溶射ノズルに圧縮空気を吹き込むアーク溶射もしくはガス溶射ノズルに燃焼ガスを吹き込むガス溶射などの溶射方法において、気化装置に電解質を溶媒に溶解した液体フラックスを充填し、前記気化装置に前記圧縮空気もしくは前記燃焼ガスを吹き込んで前記液体フラックスを気化せしめて気化フラックスを生成し、該気化フラックスを前記アーク溶射ノズルもしくは前記ガス溶射ノズルに吹き込んで溶射する溶射方法である。
【００１１】
第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記液体フラックスは、ホウフッ化カリウム（ＫＢＦ４）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸性フッ化カリウム（ＫＨＦ２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００１２】
第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記液体フラックスは、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸化ホウ素（Ｂ２ＯＢ）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００１３】
第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記液体フラックスはホウ化亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００１４】
第５の解決手段は特許請求項５に示すように、前記液体フラックスはホウフッカ亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化スズ（Ｓｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化カドミウム（Ｃｄ（ＢＦ４）２）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【発明の効果】
【００１５】
第１の解決手段による効果は、（１）ガス溶射やアーク溶射の溶射皮膜の接合強度の向上や気孔の生成を低減できる、（２）溶射後、封孔処理のための加熱や塗装処理が不要である、（３）残留フラックスの除去工程が不要なことである。
【００１６】
第２の解決手段による効果は、アーク溶射やガス溶射の溶射膜の硬度をアップし、気孔の少ない付着強度の高い溶射ができることである。
【００１７】
第３の解決手段による効果は、自溶性合金の溶射に適した液体フラックス及び気化フラックスの適用により気孔の少ない付着強度の高い溶射ができることである。
【００１８】
第４の解決手段による効果は、防食用アルミワイヤの溶射に適した液体フラックス及び気化フラックスの適用により気孔の少ない付着強度の高い溶射ができることである。
【００１９】
第５の解決手段による効果は、アルミニウムと銅の異種金属の接合のための下地溶射に適した液体フラックス及び気化フラックスの適用により気孔の少ない付着強度の高い溶射ができることである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】アーク溶射に本発明を適用した場合のイメージ図
【図２】ガス溶射に本発明を適用した場合のイメージ図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。
【００２２】
第１の解決手段は特許請求項１に示すように、アーク溶射ノズル１０に圧縮空気を吹き込むアーク溶射もしくはガス溶射ノズル２０に燃焼ガスを吹き込むガス溶射などの溶射方法において、気化装置３０に電解質を溶媒に溶解した液体フラックス４０を充填し、前記気化装置３０に前記圧縮空気もしくは前記燃焼ガスを吹き込んで前記液体フラックス４０を気化せしめて気化フラックスを生成し、該気化フラックスを前記アーク溶射ノズル１０もしくは前記ガス溶射ノズル２０に吹き込んで溶射する溶射方法である。
【００２３】
気孔が生成する原因は、（１）溶滴の表面が高温酸化環境において酸化され被溶射体に衝突したときに溶滴同士が接合しにくい、（２）溶滴の表面張力が大きく被溶射体に対して濡れ性が悪いことなどが考えられる。気孔生成を低減するには溶滴の酸化防止、清浄化、表面張力低減が効果的である。従って気化フラックスを溶射ノズルから噴出させることにより、気化フラックスが飛散中の溶滴を被覆し酸化防止、清浄化、表面張力低減機能を発揮することになり気孔の生成を低減することができる。
【００２４】
アーク溶射は２本のワイヤ１１に電源１３にて電圧をかけてアークを発生させ、そのエネルギーでワイヤ１１を溶解し、ノズル１６から噴出される圧縮空気で微粒化し、母材表面に吹き付け皮膜を形成する溶射法である。２本の異種金属、合金線を利用し疑似合金皮膜が形成できる。線材金属であればすべてワイヤ素材として溶射可能である。低温溶射のため被溶射材が変質しにくい利点がある。現地工事や大物母材への溶射が可能であり厚盛も可能である。
【００２５】
図１において、アーク溶射ノズル１０にはガイド１２にガイドされて２本のワイヤ１１が挿入される。ワイヤ１１は電源１３によってプラスとマイナスの電流がそれぞれ通電体１４によって通電される。ワイヤ１１はそれぞれホルダー１５によって供給される。圧縮空気は配管１７によって空気ノズル１６に供給されアークで溶解したワイヤ１１の溶滴を被溶射体に向けて吹き飛ばす。圧縮空気を気化装置３０に吹き込んで液体フラックス４０を気化せしめた気化フラックスを配管１８により空気ノズル１６に導いて、圧縮空気と気化フラックスを同時に噴き出す。圧縮空気の圧力が高すぎる場合は流量調節弁１７ａにて流量と圧力調整するのがよい。溶滴はアーク柱１９となって被溶射体に吹き付けられる。
【００２６】
ガス溶射は１本の線状やロッド状のワイヤ２１を酸素と燃焼ガスの燃焼炎により溶解し圧縮空気により微粒化した溶射材を母材表面に吹き付け皮膜を形成する溶射法である。設備が簡易的なため現地工事に適しており動かせない被溶射体への溶射が可能である。アークに比べて表面素度が細かく、高硬度な皮膜が形成される。低温溶射のため被溶射材が変質、変化せず施工可能である。アークに比べてクロム、カーボンの損失が少ない皮膜が形成される。熱交換器や橋梁などの鉄鋼建設物の長期防食に広く利用されている。
【００２７】
図２において、ガス溶射ノズル２０にはワイヤ２１が挿入され、ワイヤ２１は酸素、燃焼ガスによって溶融し、圧縮空気によって被溶射体に吹き付けられる。気化装置３０に充填された液体フラックス４０にアセチレンやプロパンなどの燃焼ガスを吹き込んで気化せしめ、酸素と混合して配管２２を通じてガス溶射ノズル２０に導く。酸素は酸素タンク６０、燃焼ガスは燃焼ガスタンク５０から供給する形態をとることが多い。気化装置３０に吹き込む燃焼ガスの圧力が高い場合には流量調節弁２３で流量や圧力を調整するのがよい。気化フラックスと燃焼ガスのミキシングガスと酸素との混合はエジェクター２４を使用することもできる。エジェクターのノズル部に高圧の酸素を吹き込んで負圧領域を形成し、この負圧領域にミキシングガスを吸引させることで酸素とミキシングガスのバランスを良好に保つことができる。
【００２８】
ガス溶射に気化フラックスを適用した場合は、液体フラックス４０を充填した気化装置３０に燃焼ガスのアセチレンガスやプロパンガスを吹き込んで、液体フラックス４０を気化せしめて気化フラックスと燃焼ガスの混合気体を生成する。燃焼ガスのアセチレンやプロパンの中に気化フラックスを２〜５ｗｔ％混入する。気化フラックスは溶解したワイヤ２１の溶滴を被覆し、溶滴が被溶射体に衝突するまでの間に酸化するのを防止し、溶滴表面を清浄化し、表面張力を低減させる機能を発揮する。溶解した粒子１粒１粒を気化フラックス中の原子化した成分がコーティングする。このため溶滴は酸化することなく、清浄化され、表面張力が低減した状態で被溶射体に強固に張り付くことができる。ガス溶射でありながらアーク溶射並みの接合力と耐食性アップにつながる。
【００２９】
ガス溶射は防食を目的として適用されることが多い。メタライジングワイヤ合金としてはＡＬ＋Ｓｉ（４〜６％）もしくは純ＡＬ（９９％）が主体であるため、ガス溶射粒子は１００％圧縮空気にて酸化されアルミナ（ＡＬ２Ｏ３）となる。アルミナの熱膨張係数は７．１×１０Ｅ−６、被溶射体である金属材料の熱膨張係数は１１〜１５×１０Ｅ−６のため熱膨張差が大きく経年的に微小のクラックが発生する。この微小クラックと気孔から大気中の水分が浸透し被溶射体を腐食させるので溶射皮膜が膨れ上がり皮膜の局部脱落となる。このため海岸地区は５〜７年に１回の割合で手直しが必要となる。溶射皮膜の気孔をいかに少なくするかは溶射技術分野の最大のテーマである。溶射ノズルの圧縮空気や燃焼ガスに気化フラックスを混入するのは皮膜改善の方法であり、アルミの酸化や気孔の生成を低減できる。
【００３０】
従来の防錆ガス溶射用個体フラックスの問題点を示す。ワイヤ芯金として、ＪＩＳ４０４３のＡＬ＋Ｓｉ（４〜６％）のＡＬ用溶射ワイヤ芯金を使用し、フラックスとして、四フッ化アルミカリウム（ＫＡＬＦ４）を８０％、水酸化五フッ化アルミカリウム（Ｋ２ＡＬＦ５・Ｈ２Ｏ）を１５％、六フッ化アルミカリウム（Ｋ３ＡＬＦ６）を５％混合したフッ化物系のフラックスを使用して、ガス溶射用アルミワイヤを作り気孔率を２０〜３０％低減した例がある。ハロゲンフッ化物のため溶射体表面にフラックスが液状に広がり、フラックス自体の酸化作用が強く溶射材を腐食させるため残存フラックスを除去する必要があった。残存フラックスは溶射皮膜の上に強固に張り付いている場合が多いので、除去するには多大な労力を要しなおかつ完全に除去するのは困難であった。溶射後のフラックスはそのまま放置しても無害なものであるか経年的に自然消失するものが望ましい。
【００３１】
気化フラックスを応用した溶射技術を用いて異材接合の下地溶射をしたり、前もって被溶射体に液体フラックスを塗布後１００〜１５０℃予熱して軽く焼きつけたりすることで薄いフラックス結晶膜により下地の健全化を図り、溶射部の酸化を守り表面張力除去フラックスとして利用することも可能である。従来、固体フラックスの塗布のため膜厚にばらつきがありかつ固体フラックスは水にて溶解させてあるため１００〜１５０℃では水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）の錆となり、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ４と次第に高温酸化膜して成長するのに対してアルコールを溶媒とする液体フラックスは塗布後火をつけることで瞬間に燃焼乾燥するため安全なフラックス結晶のコーティング膜を生成できる。
【００３２】
特開平１０−２８０１２０号広報にはアーク溶射において、アルミワイヤ中にＫＡＬＦ塩を含むフラックス粉末を内蔵した溶射方法が示されている。この溶射においても溶射後の残留フラックス除去に多大の労力を要する。ＰＨ５〜６程度の弱酸フラックスであれば自然の雨露にて洗浄が可能であり気化フラックスは気孔減少用フラックスとして最大の無害フラックスである。この溶射方法においても、溶射フラックスは個体フラックスのため、瞬間的に溶解し被溶射体に衝突する溶射材を完全に保護することはできなかった。
【００３３】
ガス溶射もアーク溶射も下地処理としてサンドブラスト及び金属粉ブラストなどで下地の黒皮を除去し、ボンデングワイヤとしてＦｅ＋Ｍｏ（４〜６％）ワイヤやＮｉ＋ＡＬ（８〜１０％）ワイヤを溶射する。Ｍｏの酸化反応熱やＡＬのテルミット反応熱を利用することにより被溶射体と溶射材間に１〜２μｍの合金層が形成され機械的結合力がアップする。被溶射体を１００〜１５０℃に予熱してワイヤを溶射するのであるが被溶射体の酸化防止と溶射粒子の酸化防止が溶射層の気孔率の生成を左右する。気孔は一般的には一種の溶射欠陥であるが、丸物溶射体においては気孔中に油を含浸させることで一種のケルメット材としての特性が生じ潤滑性が向上するため、ベアリング、ハブ部、メタルタッチの摩耗防止として再利用される場合がある。溶射ワイヤが１３クロム系や高炭素鋼系ワイヤであると溶射された金属粒子は瞬間に急冷されるため空冷焼き入れ効果のため硬化する。気孔率３０±５％以内であれば微小空間に油の含浸による油の保持力効果にて潤滑性がアップするため溶射補修したほうが長寿命につながるので新品時から炭化物を溶射することもある。鋼炭素鋼はマルテンサイト組織化しやすく１３クロム系は炭化クロム（Ｃｒ２Ｃ７）を析出して硬度をアップできる。
【００３４】
線材であればほとんどの場合ガス溶射やアーク溶射が可能であり簡単に金属部品の再生が可能であるが、下地処理から溶射作業・封孔処理まで正常に管理されたとしても従来の個体フラックスによる溶射の接着強度はハンダ程度である。気化フラックスを使用することで９８ＭＰａ以上の溶射皮膜強度を得ることが可能となった。各金属に合った気化フラックスを適用することで金属及び合金の線材ワイヤは全て溶射可能である。溶射後溶射皮膜上に残存したフラックスは大気中で自然に溶解し清浄されることが条件となる。
【００３５】
本発明者は実開平６−７３１５０号広報において、イナートガスとしてＡｒ、Ｎ２、ＣＯ２などのガスを最大２０リットル／ｍｉｎ出すことにより炭素の燃焼を抑え、窒素による窒化物を生成し、ＣＯ２による炭化物を生成することで複合炭化物を析出させ硬度アップを図る溶射方法を具現化した。炭素燃焼を抑えられるため炭化物や窒化物量がアップするため従来の２倍以上の硬度を得ることが可能となる。イナートガス中に気化フラックスを加えることにより溶射ワイヤの溶滴の酸化防止、清浄化作用、表面張力低減効果が生まれる炭化物や窒化物量アップが促進される。アーク溶射の場合は一般の複合ワイヤ全種に気化フラックスが使える。
【００３６】
実開平６−７３１５０号広報のアーク溶射ガンを用いて、最大２０リットル／ｍｉｎのイナートガス中に中性の気化フラックスを混入してアーク溶射する場合の例を示す。ワイヤは酸化チタン（ＴｉＯ２）入りのイルミナイト系の軟鋼複合ワイヤであり、気化フラックスはＰＨ７の中性フラックスである。気化フラックスの酸化防止、清浄化作用、表面張力低減作用によりガス化した酸化チタンが気化フラックスに封入されるため、酸化チタンにファンデルワールス力が作用し、酸化チタンがセラミックス化する。そのため軟鋼ワイヤの溶射でありながら酸化チタンが硝子粉状として析出する。溶射後１〜２時間なら機械加工は可能であるが半日遅くなると酸化チタンの時効効果によりＨｖ６００±５０の硬化層となり機械加工は困難となる。気化フラックスの酸化防止、清浄化作用、表面張力低減作用により従来にない複合溶射が生まれた。一般の硬化肉盛ワイヤはアーク安定剤として最大５％程度のイルミナイトが入るため、ＨＦ６５０（神戸製鋼）クラスは４層肉盛してようやくＨｖ６５０の硬度がでる。炭化クロム、炭化モリブデン、炭化タングステン、炭化バナジウムの４種類の複合炭化物で硬度を上げている。従来の肉盛溶接ではＴｉＯ２はスラグとなって表面に浮き上がっていた。アーク溶射でイルミナイト系のワイヤと気化フラックスを併用することにより、ＴｉＯ２がＴｉＣ２に一部転換してセラミックスとして溶射層の中に取り込まれる結果、０．３〜１．０ｍｍの溶射層肉厚でもＨｖ６００±５０の硬度保持が可能である。
【００３７】
第２の解決手段は請求項２に示すように、前記液体フラックスは、ホウフッ化カリウム（ＫＢＦ４）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸性フッ化カリウム（ＫＨＦ２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００３８】
アーク溶射の硬化層を確保するための気化フラックスの例を示す。気化フラックスはホウフッ化カリウム（ＫＢＦ４）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸性フッ化カリウム（ＫＨＦ２）を混合してエタノール溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものであり、ＰＨ７の中性気化フラックスである。一般の１３クロム系から硬化ワイヤＨＦ２５０〜ＨＦ１０００まで全て使用可能である。含有成分の割合を表１に示す。
【表１】
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【００３９】
溶射ワイヤは一瞬にて表面張力のため最低表面積を作るため球形となる。この際に溶滴は気化フラックス中のフッ素により清浄化される。ホウ素からホウ酸ガラス（Ｂ２Ｏ３）が生まれ粒子を球状に守るために溶滴の酸化が防止される。個々の粒子が互いにガラス状になっており、溶滴が固まる一瞬間にファンデルワールス力が作用し従来は気孔となる空間がつぶれるため気孔率が減少する。フラックスの流動性と拡延性促進効果のためでありかつ表面張力の除去も入るためである。気化フラックス溶射をするためには従来のアーク溶射ガンやガス溶射ガンを図１、図２のように改造することで可能なため新たに専用ガンを製作する必要はない。
【００４０】
第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記液体フラックスは、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸化ホウ素（Ｂ２ＯＢ）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００４１】
ガス溶射として自溶性合金の粉体溶射の場合はアセチレンガスを専用気化装置の中を通して溶射可能のため気化装置だけである。自溶性合金として例えば、コルモノイＮＯ４〜ＮＯ６の含有成分は、Ｃ：０．４５〜０．７５ｗｔ％、Ｓｉ：２．２５〜４．２５ｗｔ％、Ｎｉ：（ＢａＬ．）、Ｃｒ：１０．０〜１３．５ｗｔ％、Ｂ：２．０〜３．０ｗｔ％、Ｆｅ：２．５〜４．７５ｗｔ％である。硬度はＲｃ３５~６２である。ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸化ホウ素（Ｂ２ＯＢ）を混合して溶媒のエタノールに濃度１５〜３０ｗｔ％溶解した液体フラックスを気化せしめた。ＰＨ７の中性であり、フッ化物は全く使用しない。液体フラックスの含有成分の割合を表２に示す。
【表２】
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【００４２】
第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記液体フラックスはホウ化亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００４３】
防食用ＡＬワイヤの気化フラックスとしては、ホウ化亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してエタノール溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％で溶解したものである。有機系１００％でＰＨ７であり雨露で自然に消滅するフラックスである。液体フラックスの成分割合を表３に示す。
【表３】
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【００４４】
第５の解決手段は特許請求項５に示すように、前記液体フラックスはホウフッカ亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化スズ（Ｓｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化カドミウム（Ｃｄ（ＢＦ４）２）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合してアルコールやアセトンなどの溶媒に濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである溶射方法である。
【００４５】
ラジエターなどのアルミと銅パイプの異種接合には前もって両方に拡散接合する金属を溶射することで異材の組み立て加熱接合にて製作される。ガス溶射ワイヤＪＩＳ４０４３＋気化フラックスとしてＺｎ、Ｓｎ、Ｃｄなどの元素が出るようにしている。粉末溶射の場合は４〜５％のＺｎ粉末をＪＩＳ４０４３のＡＬ＋Ｓｉ粉末に加えることで可能である。液体フラックスとしては、ホウフッカ亜鉛（Ｚｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化スズ（Ｓｎ（ＢＦ４）２）、ホウフッ化カドミウム（Ｃｄ（ＢＦ４）２）、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）ＮＨ・ＨＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を混合して溶媒エタノールに濃度１５〜３０ｗｔ％溶解したものである。液体フラックスの成分割合を表４に示す。
【表４】
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【００４６】
溶射プロセスの手順は以下である。（１）被溶射体（ワーク）をサンドまたはアランダムグリットにて黒皮、錆、油、汚れを除去する。溶射部以外はマスキングテープにてカバーする。（２）ショット粒の粒度を変えて再度均一に被溶射体をブラストする。機械的結合を向上するために微細な表面凹凸をつけて表面積を拡大する。（３）下地結合剤の溶射をする。アルミなどの防食溶射はＳＳ＋Ｍｏ（最大５％）入りワイヤを下地結合剤として使用する。アーク溶射の場合はＮｉ＋ＡＬ（最大１２％）を使用し、テルミット反応の原理にてアルミが発熱する熱にて極薄の被膜を作る。（４）溶射作業。溶射の目的（腐食もしく磨耗防止）に応じて材料選定し溶射以外の部分はマスキングする。（５）仕上げ加工。Ｈｓ６０程度までは機械加工としては切削加工でよいがＨｓ６０以上の物は研磨加工する。
【００４７】
ガス溶射、アーク溶射は大気中での溶射であるため固体フラックスで酸化防止、清浄化、表面張力低減の溶射であっても、溶射表面は１００〜１５０℃の圧縮空気と熱エネルギーを供給されるため連続した不動態膜の成長である。完全な溶射は１００％不可能というのが今までの溶射技術である。溶射速度は短いほど溶射膜の付着強度は向上する。大気中での溶射の宿命として溶射膜に気孔ができるのは避けられない。マッハ２〜４の速度の超速度溶射ガンも出来上がっているが力勝負すればするほど反対に溶滴の酸化も進行する。今のガス、アーク溶射は速度的には限界であるが、酸化防止と気孔を抑えることができれば最大５０％近くまでは溶射膜の付着強度の向上は可能である。
【００４８】
特開平５−３０５４９２号広報のようにフッ化物と同時に金属粉あるいはワイヤを溶射することでラジエターの水管側に溶接棒となる合金（ＡＬ−Ｓｉ系）を溶射し、純ＡＬのフィンをロウ付けするため溶射技術が使われている。ここで使用されているフラックスはＮＯＣＯＬＯＫ系フラックス（４フッ化カリウムアルミニウムを主成分とするフラックス）のためフラックス融点も５６２〜５７７℃と高く、５〜３０％と比較的多量に使用する溶射ガンに対しては溶射ガンの詰まりと多量のフッ化物の空気中飛散となる。このため自動化が困難なことやフッ化物の処理などの環境対策問題があった。気化フラックスはアセチレンガス圧に比例するが２〜５％の最低量にて酸化シール可能なため低公害である。アルミニウム角パイプとアルミフィンのロウ付けは炉中６００〜５８０℃中の還元炉を走行する間に連続溶接ロウ付けされる。そのため、気化フラックスの液体を大気噴射霧状コーティングにてロウ付けの隅肉部に吹付けることで最悪の場合でもロウ付けは可能である。溶射後の残留気孔部に入った液体フラックスは中性のためロウ付け後の洗浄だけで製品とすることが可能である。アルカリ処理による中和洗浄工程が不要である。
【００４９】
アーク溶射中に気化フラックスを最大２０リットル／ｍｉｎで噴射することで、気化フラックス中のＫ、Ｎａなどのアルカリ金属イオンやポーリング電位の高いハロゲンのＦやＣＬのためアークが安定する。気化フラックスは気体であるためイオン化電位が高いこれらの原子がイオン化しやすいからである。溶射電流１００〜１８０アンペア、電圧１８〜２５ボルトの瞬間アーク放電においては、電流、電圧にバラツキがあると溶射粒子の大きさにもバラツキがでるためアーク電圧の安定化は重要である。気化フラックス中の原子のイオン化は安定した電流、電圧の保持にも効果がある。
【００５０】
プラズマ溶射の場合は高温のため気化フラックスの適用は困難であるが、被溶射体にあらかじめ液体フラックスを塗布しておくことにより接合強度を向上できる。例えば、製紙会社のカレンダーロールの場合は、セラミックス溶射の封孔処理を兼用とするホウ素やフッ化ホウ素を主成分とする液体フラックスをロールに塗布して乾燥させてからプラズマ溶射することにより溶射膜の接合強度や溶射膜の硬度を向上できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ：アーク溶射ノズル
１１  ：ワイヤ
１２  ：ガイド
１３  ：電源
１４  ：通電体
１５  ：ホルダー
１６  ：空気ノズル
１７  ：配管
１７ａ：流量調節弁
１８  ：配管
１９  ：アーク柱
２０  ：ガス溶射ノズル
２１  ：ワイヤ
２２  ：配管
２３  ：流量調節弁
２５  ：エジェクター
３０  ：気化装置
４０  ：液体フラックス
５０  ：酸素タンク
６０  ：燃焼ガスタンク
【図１】
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【図２】
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