JP2005248288A - Cermet spraying method using HVOF spraying device with gas shroud - Google Patents
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
【目的】
ガスシュラウド高速フレーム溶射法を用いて、皮膜の形成時のサーメットの分解を防ぐとともに基材表面に緻密で低熱分解の少ないサーメット皮膜を形成する。
【構成】
ガスシュラウド付ＨＶＯＦを使用するサーメット溶射法において、皮膜形成材料である金属成分の軟化温度以上に加熱された金属粒子を溶射速度７００ｍ／ｓ以上で基材表面に溶射する。
【選択図】 図４
【the purpose】
A gas shroud high-speed flame spraying method is used to prevent decomposition of the cermet during the formation of the coating and to form a dense cermet coating with low thermal decomposition on the substrate surface.
【Constitution】
In the cermet spraying method using HVOF with a gas shroud, metal particles heated to a temperature equal to or higher than the softening temperature of the metal component as a film forming material are sprayed onto the substrate surface at a spraying speed of 700 m / s or more.
[Selection] Figure 4
Description
この出願の発明は、機械的強度とともに耐食性および耐摩耗性が要求されるローラやピストン等の工業製品の表面コーティング方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は印刷機や圧延に使用するロールおよび自動車のシリンダやピストン等の各種工業製品の表面にガスシュラウド高速フレーム（Gas Shroud High Velocity Oxy-Fuel:ＧＳ-ＨＶＯＦ）と呼ばれるガスシュラウド付ＨＶＯＦ溶射装置を使用してサーメットを溶
射する方法とこの方法で皮膜形成された耐食性材および耐摩耗性材に関するものである。
The invention of this application relates to a surface coating method for industrial products such as rollers and pistons that are required to have mechanical strength and corrosion resistance and wear resistance. More specifically, the invention of this application is called Gas Shroud High Velocity Oxy-Fuel (GS-HVOF) on the surface of various industrial products such as rolls used in printing presses and rolling and cylinders and pistons of automobiles. The present invention relates to a method of spraying cermet using an HVOF spraying apparatus with a gas shroud, and a corrosion-resistant material and an abrasion-resistant material formed into a film by this method.
工業製品の耐食性や耐摩耗性を改質する方法として、一般的には表面に硬質クロムを被覆する方法が行なわれているが、硬質クロムを被覆する際に六価クロムの排出や飛散が発生するため環境面の点からも表面改質の代替法が模索されてきた。 As a method to improve the corrosion resistance and wear resistance of industrial products, the method of covering the surface with hard chrome is generally used, but hexavalent chromium is discharged or scattered when the hard chrome is coated. Therefore, alternative methods of surface modification have been sought from the environmental point of view.
この鋼材表面の改質法として最近注目されているのが、軟化した状態の金属粒子を高速度で基材に溶射して運動エネルギーによって瞬間的に金属粒子を接合して皮膜を形成する、いわゆる高速フレーム（ＨＶＯＦ）を使用する溶射法である（文献１）。 Recently, as a method for reforming the surface of this steel material, a so-called film is formed by thermally spraying softened metal particles onto a substrate at a high speed and bonding the metal particles instantaneously by kinetic energy. This is a thermal spraying method using a high-speed frame (HVOF) (Reference 1).
この高速フレーム（ＨＶＯＦ）を使用する溶射法が注目される理由としては、従来から利用されているプラズマ溶射法ではＷＣ−Ｃｏサーメット（超硬）のような耐摩耗性材であっても高温に晒される時に炭化タングステン（ＷＣ）が簡単に分解されてしまうのに対し、高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射法では熱源温度が最高でも２５００℃程度と比較的低温であり炭化タングステン（ＷＣ）がほとんど分解されず、しかも金属粒子が高速度で溶射されるため基材表面に緻密な皮膜が形成されることにある。 The reason why the thermal spraying method using this high-speed flame (HVOF) is attracting attention is that, even if it is a wear-resistant material such as WC-Co cermet (super-hard) in the conventional plasma spraying method, the temperature is high. While tungsten carbide (WC) is easily decomposed when exposed, the high temperature flame (HVOF) spraying method has a relatively low heat source temperature of about 2500 ° C., and tungsten carbide (WC) is almost decomposed. Moreover, since the metal particles are thermally sprayed at a high speed, a dense film is formed on the surface of the substrate.
しかしながら、このような特徴のあるＨＶＯＦ溶射法により成膜した炭化物系サーメット（ＷＣ−Ｃｏ等）であっても、皮膜の気孔率の点や、溶射時の炭化物セラミックからの脱炭による炭素の減少等の点から、同種の粉末焼結体に比べて耐摩耗性が１０分の１程度のものしか得られないとされていた。 However, even with carbide cermets (such as WC-Co) formed by the HVOF spraying method with such characteristics, the porosity of the coating and carbon reduction due to decarburization from the carbide ceramic during spraying In view of the above, it has been said that only about one-tenth of the wear resistance can be obtained compared to the same type of powder sintered body.
一方、この出願の発明者等は、高速フレーム溶射法のこのような問題を解消することのできる方策として、高速フレーム溶射装置のバレル部にガスシュラウド（ガス皮膜形成機構）を装着し、そのシュラウド内部空間に不活性ガスを供給することで、溶射される金属粒子の酸化を抑制するとともに、不活性ガスによって金属粒子の速度を付勢せしめるようにしたガスシュラウド高速フレーム（ＧＳ-ＨＶＯＦ）を開発している（文献２）。この
ガスシュラウド高速フレームを使用する溶射方法では、基板が過熱されることがなく、しかも酸素含有量の低い状態で加速した金属粒子が基板に衝突するため、気孔率を小さくして、脱炭も抑え、耐摩耗性の良好な緻密な溶射皮膜を形成することができるという優れた特徴を有している。
On the other hand, the inventors of this application attach a gas shroud (gas film forming mechanism) to the barrel portion of the high-speed flame spraying apparatus as a measure that can solve such a problem of the high-speed flame spraying method. Developed a gas shroud high-speed flame (GS-HVOF) that suppresses the oxidation of sprayed metal particles by supplying inert gas to the internal space and urges the velocity of metal particles by inert gas. (Reference 2). In this thermal spraying method using the gas shroud high-speed flame, the substrate is not overheated, and the accelerated metal particles with a low oxygen content collide with the substrate. It has an excellent feature that it can suppress and form a dense thermal sprayed coating with good wear resistance.
さらにまた、緻密な皮膜が得られることにより、基材の腐食を抑制することが可能になる。
そこで、この出願の発明は以上のような背景から、緻密な溶射皮膜を形成することがで
きるというガスシュラウド高速フレーム溶射法の特長を生かし、基材への皮膜形成時におけるサーメットの分解を防ぐとともに基材表面に緻密で低熱分解性のサーメット皮膜を形成することができる新しい方法を提供し、またこの方法により形成されるサーメット皮膜を提供することを課題としている。
Therefore, the invention of this application makes use of the feature of the gas shroud high-speed flame spraying method capable of forming a dense sprayed coating from the background as described above, and prevents the decomposition of cermet during the coating formation on the substrate. It is an object of the present invention to provide a new method capable of forming a dense and low thermal decomposable cermet film on the surface of a substrate, and to provide a cermet film formed by this method.
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射法によりサーメット皮膜を形成する際に、不活性ガスの供給をともなうガスシュラウド付設の溶射装置を用いて、サーメット金属成分の軟化温度以上に加熱された金属粒子を溶射速度７００ｍ／ｓ以上で溶射するサーメット溶射方法を提供し、また第２には、軟化温度以上に加熱された金属粒子の溶射速度が８００ｍ／ｓ以上である上記サーメット溶射方法を、第３には、燃酸比を１．０５以上で溶射する上記のサーメット溶射方法を、第４には、燃焼圧が１００ｐｓｉ以上で溶射する上記のサーメット溶射方法を提供する。 The invention of this application is to solve the above-mentioned problems. First, a thermal spraying apparatus with a gas shroud that is accompanied by an inert gas supply when forming a cermet coating by a high-speed flame (HVOF) thermal spraying method is provided. And a cermet spraying method in which metal particles heated above the softening temperature of the cermet metal component are sprayed at a spraying speed of 700 m / s or more, and secondly, the thermal spraying of the metal particles heated above the softening temperature is provided. The cermet spraying method with a speed of 800 m / s or higher, the third cermet spraying method with a fuel acid ratio of 1.05 or higher, and the fourth with a combustion pressure of 100 psi or higher. The cermet spraying method is provided.
そして、この出願の発明は、第５には、上記方法で成形された緻密で低熱分解が少ないサーメット溶射皮膜を提供する。 The fifth aspect of the present invention provides a dense cermet sprayed coating that is formed by the above method and has low thermal decomposition.
上記のとおりのこの出願の第１の発明によれば、緻密で低熱分解性のサーメット溶射皮膜を作製することができる。 According to the first invention of this application as described above, a dense and low thermal decomposable cermet sprayed coating can be produced.
第２の発明によれば、さらに緻密なサーメット皮膜を作製することができる。 According to the second invention, a denser cermet film can be produced.
第３の発明によれば、好適な燃酸比で上記のサーメット溶射皮膜が得られる。 According to the third invention, the above-mentioned cermet sprayed coating can be obtained with a suitable fuel acid ratio.
第４の発明によれば、好適な燃焼圧で上記のサーメット溶射皮膜が得られる。 According to 4th invention, said cermet sprayed coating is obtained with a suitable combustion pressure.
そして、上記第５の発明によれば、印刷ロール、製鋼ロール、自動車のシリンダやピストン等に好適なサーメット皮膜が得られる。 And according to the said 5th invention, the cermet film | membrane suitable for a printing roll, a steelmaking roll, a cylinder, a piston, etc. of a motor vehicle is obtained.
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。 The invention of this application has the features as described above, and an embodiment thereof will be described below.
図１はこの出願の発明で使用することのできるガスシュラウド高速フレーム溶射装置を模式的に例示した断面図であるが、このガスシュラウド高速フレーム装置は、燃料注入口（１）、酸素ガス注入口（３）と点火プラグ（２）を備えた燃焼室（１０）とバレル（１２）がスロート（５）形状を有するノズル（１１）で結合されており、この燃焼室（１０）とバレル（１２）は冷却水（４）（７）によって温度制御されるようになっている。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a gas shroud high-speed flame spraying apparatus that can be used in the invention of this application. This gas shroud high-speed flame spraying apparatus includes a fuel inlet (1) and an oxygen gas inlet. A combustion chamber (10) having a spark plug (2) and a barrel (12) are coupled by a nozzle (11) having a throat (5) shape. The combustion chamber (10) and the barrel (12 ) Is temperature-controlled by cooling water (4) (7).
また、このバレル（１２）先端部にはガスシュラウド（１３）が設けられている。そしてノズル（１１）の先端部には原料供給口（６）が、またガスシュラウド（１３）にはアルゴンガス等の不活性ガス注入口（８）が設けられている。そして燃焼室（１０）で生成される高温の燃焼炎によって表面が軟化された金属粒子（９）はガスシュラウド（１３）に設けられた不活性ガス注入口（８）から注入されるアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスとともに基板に溶射して溶射皮膜（１４）を形成する。このガスシュラウド（１３）から注入されるアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスは溶射される金属粒子（９）に対して酸化を抑制するとともに金属粒子（９）の速度を付勢するため、金属粒子（９）は高速で溶射されて基板上に緻密で清浄な溶射皮膜（１４）が形成されることになる。 A gas shroud (13) is provided at the tip of the barrel (12). A raw material supply port (6) is provided at the tip of the nozzle (11), and an inert gas injection port (8) such as argon gas is provided in the gas shroud (13). The metal particles (9) whose surface is softened by the high-temperature combustion flame generated in the combustion chamber (10) are argon and helium injected from an inert gas inlet (8) provided in the gas shroud (13). A sprayed coating (14) is formed by spraying on the substrate together with an inert gas such as. An inert gas such as argon or helium injected from the gas shroud (13) suppresses oxidation of the sprayed metal particles (9) and urges the velocity of the metal particles (9). (9) is thermally sprayed at a high speed to form a dense and clean sprayed coating (14) on the substrate.
この出願の発明では、たとえば以上例示したようなガスシュラウド付ＨＶＯＦ溶射装置を使用してサーメット皮膜形成のための溶射の際に、溶射する金属粒子の温度と速度の範囲を最適化することで、緻密で清浄な溶射皮膜を形成する。これを具体的に説明すると、まず、燃焼室（１０）では、水素、アセチレン、プロパン等の燃焼ガスや灯油のような液体燃料（１）と酸素（３）を吹き込んで高圧にしたものを点火プラグ（２）によって燃焼させて超音速燃焼炎を発生させる。この超音速燃焼炎の発生によって生じる末広がりのノズル（１１）出口のスロート（５）部の負圧を利用して皮膜材料を原料供給口（６）から燃焼炎内に吹き込む。軟化点以上に加熱された金属粒子（９）は不活性ガスによって加速されて大気中の基板に溶射されて溶射皮膜（１４）が形成される。その際に、この出願の発明では、金属粒子（９）の温度と溶射速度を特定なものとすることにより、緻密で清浄な（低熱分解性サーメット）溶射皮膜を形成することを可能としている。具体的には金属粒子（９）を溶射するに際し、金属粒子の温度を軟化点以上にするとともに、金属粒子（９）の溶射平均速度を７００ｍ／ｓ以上、好ましくは８００ｍ／ｓ以上に加速する。サーメット皮膜形成のための金属粒子の溶射平均速度、すなわちガスシュライド出口より噴出された粒子の速度が７００ｍ／ｓ未満の場合には、緻密で清浄な皮膜の形成は困難である。また、より良質なサーメット皮膜形成のためには８００ｍ／ｓ以上の速度とすることが望ましい。実際のサーメット皮膜形成に際しては、この８００ｍ／ｓ以上の速度とすることが考慮される。なお、ここで平均速度については、加熱により発光した溶射粒子が二つのスリットを横切る時間を計測し、スリット間距離との関係で算出している。 In the invention of this application, for example, by using the HVOF spraying apparatus with a gas shroud as exemplified above, the temperature and speed range of the metal particles to be sprayed are optimized during the spraying for forming the cermet film, A dense and clean sprayed coating is formed. More specifically, first, in the combustion chamber (10), the combustion gas such as hydrogen, acetylene and propane, liquid fuel (1) such as kerosene, and oxygen (3) are blown to increase the pressure. It is burned by the plug (2) to generate a supersonic combustion flame. The coating material is blown into the combustion flame from the raw material supply port (6) by utilizing the negative pressure at the throat (5) portion at the outlet of the nozzle (11) having a divergent spread generated by the generation of the supersonic combustion flame. The metal particles (9) heated above the softening point are accelerated by an inert gas and sprayed onto a substrate in the atmosphere to form a sprayed coating (14). At that time, the invention of this application makes it possible to form a dense and clean (low thermal decomposable cermet) sprayed coating by specifying the temperature and spraying speed of the metal particles (9). Specifically, when spraying the metal particles (9), the temperature of the metal particles is set to the softening point or higher, and the average spraying speed of the metal particles (9) is accelerated to 700 m / s or higher, preferably 800 m / s or higher. . When the average spraying speed of the metal particles for forming the cermet film, that is, the speed of the particles ejected from the gas shride outlet is less than 700 m / s, it is difficult to form a dense and clean film. In addition, it is desirable to set the speed of 800 m / s or more in order to form a higher quality cermet film. In actual cermet film formation, it is considered that the speed is 800 m / s or more. Here, the average speed is calculated in relation to the distance between the slits by measuring the time that the sprayed particles emitted by heating cross the two slits.
また、粒子は加熱されて噴出するが、その際の粒子温度（たとえば表１に示したもの）も、発光した粒子の発光スペクトルの異なる２波長におけるスペクトル強度比を測定し、このものと温度との関係から算出することができる。この出願の発明においては、上記の粒子温度としては１６００℃以上１９００℃以下の範囲とすることが好適に考慮される。 Further, the particles are heated and ejected, and the particle temperature (for example, those shown in Table 1) at that time is also measured by measuring the spectral intensity ratio at two different wavelengths of the emission spectrum of the emitted particles. It can be calculated from the relationship. In the invention of this application, the particle temperature is preferably considered in the range of 1600 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower.
そして、この出願の発明においては、より良質なサーメット皮膜形成のための条件として、燃酸比を１．０５以上とし、燃焼圧を１００ｐｓｉ以上とすることが考慮される。なお、軟化点の温度については溶射皮膜を形成するサーメットの金属成分によって異なるが、たとえば、金属としてニッケルを使用する場合は約９４０℃以上が好ましく、コバルトを使用する場合は約９６０℃以上が好ましい。 In the invention of this application, as a condition for forming a higher quality cermet film, it is considered that the fuel acid ratio is 1.05 or more and the combustion pressure is 100 psi or more. The temperature of the softening point varies depending on the metal component of the cermet forming the sprayed coating. For example, when nickel is used as the metal, it is preferably about 940 ° C. or higher, and when cobalt is used, it is preferably about 960 ° C. or higher. .
この出願の発明が対象とするサーメットについては、一般的組成としては、不可避的不純物を除いて、質量（ｍａｓｓ）％として、ＮｉＣｒ：０〜２５、Ｎｉ：０〜１０、Ｃｏ：０〜１２、Ｃｒ：０〜４、残部がＷＣまたはＣｒＣの炭化物とすることが考慮される。このうち、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの少くとも１種が欠かせない。 About the cermet which the invention of this application makes object, as a general composition, excluding inevitable impurities, as mass (mass)%, NiCr: 0-25, Ni: 0-10, Co: 0-12, It is considered that Cr is 0 to 4 and the balance is WC or CrC carbide. Of these, at least one of NiCr, Ni, and Co is indispensable.
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく例示説明する。もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。 Therefore, examples will be shown below and will be described in more detail. Of course, the invention is not limited by the following examples.
1)本願発明のガスシュラウド付ＨＶＯＦを使用する溶射方法、2)ガスシュラウドを使用しないで還元炎を使用して溶射する方法、3)ガスシュラウドを使用しないで通常の酸化炎を使用して容射する方法の３種類を選択して表１の溶射条件でサーメット皮膜を溶射した。表１における燃酸比とはＨＶＯＦ溶射装置の燃焼室へ供給する灯油と酸素の完全燃焼における化学量論比を１．０としたときの相対比を表したものであり、酸素過剰の場合には１．０以下となる。 1) Thermal spraying method using HVOF with gas shroud of the present invention, 2) Thermal spraying method using a reducing flame without using a gas shroud, 3) Capability using a normal oxidizing flame without using a gas shroud Three types of spraying methods were selected and the cermet film was sprayed under the spraying conditions shown in Table 1. The fuel acid ratio in Table 1 represents the relative ratio when the stoichiometric ratio in the complete combustion of kerosene and oxygen supplied to the combustion chamber of the HVOF spraying device is 1.0. Becomes 1.0 or less.
また、燃焼圧はＨＶＯＦ溶射装置の燃焼室内における値を示したものである。なお、表１の条件で溶射するに際し、基材として炭素鋼ＳＳ４００を使用し、溶射する金属粒子と
してＷＣ／２０ＣｒＣ／７Ｎｉを使用した。
Further, the combustion pressure indicates a value in the combustion chamber of the HVOF spraying apparatus. In the thermal spraying under the conditions shown in Table 1, carbon steel SS400 was used as the base material, and WC / 20CrC / 7Ni was used as the metal particles to be sprayed.
図２は酸化炎を使用して得られた溶射皮膜の断面組織の写真である。また、図３は還元炎を使用して得られた溶射皮膜の断面組織の写真である。そして、図４はこの出願の発明であるガスシュラウド付ＨＶＯＦを使用して得られた溶射皮膜の断面組織の写真である。 FIG. 2 is a photograph of a cross-sectional structure of a sprayed coating obtained using an oxidation flame. FIG. 3 is a photograph of the cross-sectional structure of the sprayed coating obtained using a reducing flame. FIG. 4 is a photograph of the cross-sectional structure of the sprayed coating obtained using the HVOF with a gas shroud according to the invention of this application.
写真の黒色部分は空孔であるが、図２に比較して図４では、気孔が小さく粒子同子の境界が少ないことが観察できる。 Although the black part of the photograph is a void, it can be observed in FIG. 4 that the pores are small and the boundaries of the particles are small compared to FIG.
図５はサーメット（ＷＣ）の熱分解の程度を示したものである。
この熱分解の程度はＸ線回折パターンによりＷＣに対するＷ2Ｃ（脱炭による生成物）の
任意の回折線の強度比により算出したものである。強度比が低いほどＷ2Ｃの含有量が少
なく、熱分解が抑制されていることを示している。還元炎 → 酸化炎 → ガスシュラウド
の順に脱炭が少なくなっており皮膜の清浄性が高くなっていることがわかる。
FIG. 5 shows the degree of thermal decomposition of cermet (WC).
The degree of this thermal decomposition is calculated from the intensity ratio of an arbitrary diffraction line of W 2 C (product of decarburization) to WC based on an X-ray diffraction pattern. The lower the intensity ratio, the smaller the content of W 2 C, indicating that thermal decomposition is suppressed. It can be seen that decarburization decreases in the order of reducing flame → oxidation flame → gas shroud, and the cleanliness of the film increases.
図６、図７、そして図８は、各々、サーメット（ＷＣ）を酸化炎、還元炎、ガスシュラウドを用いて溶射した炭素鋼を７２時間および５００時間、人口海水に浸漬した後の断面写真である。 6, 7, and 8 are cross-sectional photographs of carbon steel sprayed with cermet (WC) using an oxidizing flame, a reducing flame, and a gas shroud after being immersed in artificial seawater for 72 hours and 500 hours, respectively. is there.
図６は酸化炎で溶射した場合、７２時間浸漬した結果として、基材に用いた炭素鋼ＳＳ４００由来の腐食生成物が観測される。これに対して、図７（Ａ）は還元炎で溶射したものを７２時間、また図７（Ｂ）は還元炎で溶射したものを５００時間浸漬した結果であり、図８（Ａ）はガスシュラウドを用いて溶射したものを７２時間、また図８（Ｂ）はガスシュラウドを用いて溶射したものを５００時間浸漬した結果である。この結果から還元炎およびガスシュラウドを用いて溶射したものは５００時間経過時点でも溶射皮膜上に目視できる腐食生成物は存在しておらず緻密性が高いことがわかる。 In FIG. 6, when sprayed with an oxidation flame, corrosion products derived from the carbon steel SS400 used for the base material are observed as a result of immersion for 72 hours. On the other hand, FIG. 7 (A) shows the result of immersing the thermal sprayed with the reducing flame for 72 hours, FIG. 7 (B) is the result of immersing the thermal sprayed with the reducing flame for 500 hours, and FIG. FIG. 8B shows the result of immersing the thermal sprayed material using the shroud for 72 hours, and FIG. 8B immersing the thermal sprayed material using the gas shroud for 500 hours. From this result, it can be seen that the thermal sprayed product using the reducing flame and the gas shroud has a high density because there is no corrosion product visible on the sprayed coating even after 500 hours.
図９はスガ摩耗試験機により求めた比摩耗量である。この時の比摩耗量はスガ摩耗試験機による１回当たりの摩耗減少量が定常に達したときの値である。図９から、も比摩耗量は酸化炎、還元炎、シュラウドを用いて溶射したものの順に減少しており、シュラウドを用いて溶射したものは耐摩耗性が高いことがわかる。 FIG. 9 shows the specific wear amount obtained by the Suga abrasion tester. The specific wear amount at this time is a value when the wear reduction amount per one time by the Suga wear tester reaches a steady state. FIG. 9 also shows that the specific wear amount decreases in the order of thermal spraying using an oxidation flame, reducing flame, and shroud, and that thermal spraying using a shroud has high wear resistance.
以上詳しく説明した通り、この出願の発明によるコーティングは緻密性が高い溶射皮膜であることから、封孔処理をせず、溶射した状態のまま環境遮蔽型コーティングとして利用可能であり、耐食性と耐摩耗性が優れているため印刷機や圧延に使用するローラおよび自動車のシリンダやピストン等に利用可能である。 As described above in detail, since the coating according to the invention of this application is a high-density sprayed coating, it can be used as an environmental shielding coating without being sealed, and can be used as an environmental shielding coating without being sealed. Because of its excellent properties, it can be used for printing machines, rollers used for rolling, cylinders and pistons of automobiles, and the like.
１ 燃料注入口
２ 酸素ガス注入口
３ 点火プラグ
４ 冷却水入口
５ スロート
６ 原料供給口
７ 冷却水出口
８ 不活性ガス注入口
９ 金属粒子
１０ 燃焼室
１１ ノズル
１２ バレル
１３ ガスシュラウド
１４ 溶射皮膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel inlet 2 Oxygen gas inlet 3 Spark plug 4 Cooling water inlet 5 Throat 6 Raw material supply port 7 Cooling water outlet 8 Inert gas inlet 9 Metal particle 10 Combustion chamber 11 Nozzle 12 Barrel 13 Gas shroud 14 Thermal spray coating
Claims (5)
A dense cermet sprayed coating formed by the method according to any one of claims 1 to 4 and having low thermal decomposition.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007084884A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Fujikoo:Kk | Roll manufacturing method, and roll manufactured by using the same |
| JP2007191780A (en) * | 2006-01-23 | 2007-08-02 | Toshiba Corp | Thermal spray apparatus and method therefor |
| JP2008069377A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | National Institute For Materials Science | Cermet film forming method and cermet coating member obtained thereby |
| JP2011246816A (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | General Electric Co <Ge> | Combustion cold spray |
| WO2013005764A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | 日産自動車株式会社 | Rolling body, method for producing rolling body, and dynamic force transmission device |
| CN104995326A (en) * | 2013-02-15 | 2015-10-21 | 梅西耶-布加蒂-道提公司 | Process for fabricating an aircraft part comprising a substrate and a substrate coating layer |
-
2004
- 2004-03-05 JP JP2004063265A patent/JP2005248288A/en active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007084884A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Fujikoo:Kk | Roll manufacturing method, and roll manufactured by using the same |
| JP4639317B2 (en) * | 2005-09-22 | 2011-02-23 | 株式会社フジコー | Roll manufacturing method |
| JP2007191780A (en) * | 2006-01-23 | 2007-08-02 | Toshiba Corp | Thermal spray apparatus and method therefor |
| JP2008069377A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | National Institute For Materials Science | Cermet film forming method and cermet coating member obtained thereby |
| JP2011246816A (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | General Electric Co <Ge> | Combustion cold spray |
| US9328918B2 (en) | 2010-05-28 | 2016-05-03 | General Electric Company | Combustion cold spray |
| CN103703278A (en) * | 2011-07-05 | 2014-04-02 | 日产自动车株式会社 | Rolling body, method for producing rolling body, and dynamic force transmission device |
| EP2730810A1 (en) * | 2011-07-05 | 2014-05-14 | Nissan Motor Co., Ltd | Rolling body, method for producing rolling body, and dynamic force transmission device |
| JP5575335B2 (en) * | 2011-07-05 | 2014-08-20 | 日産自動車株式会社 | Rolling element, rolling element manufacturing method, and power transmission device |
| EP2730810A4 (en) * | 2011-07-05 | 2015-04-01 | Nissan Motor | Rolling body, method for producing rolling body, and dynamic force transmission device |
| WO2013005764A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | 日産自動車株式会社 | Rolling body, method for producing rolling body, and dynamic force transmission device |
| US9834836B2 (en) | 2011-07-05 | 2017-12-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Rolling body, method for producing rolling body, and dynamic force transmission device |
| CN104995326A (en) * | 2013-02-15 | 2015-10-21 | 梅西耶-布加蒂-道提公司 | Process for fabricating an aircraft part comprising a substrate and a substrate coating layer |
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