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JP5515277B2 - Plasma spraying equipment - Google Patents

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JP5515277B2
JP5515277B2 JP2008283652A JP2008283652A JP5515277B2 JP 5515277 B2 JP5515277 B2 JP 5515277B2 JP 2008283652 A JP2008283652 A JP 2008283652A JP 2008283652 A JP2008283652 A JP 2008283652A JP 5515277 B2 JP5515277 B2 JP 5515277B2
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JP
Japan
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main
sub
recess
plasma
anode
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JP2008283652A
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JP2010110669A (en
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美史 傳井
雅人 鈴木
昌生 吉永
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
NTK Ceratec Co Ltd
Original Assignee
Nihon Ceratec Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Description

産業上の利用分野Industrial application fields

本発明は高温のプラズマアークにより、金属またはセラミックス等の物質を溶融して対象物に吹き付け、その表面に皮膜を形成する複合トーチ型のプラズマ溶射装置に関する。   The present invention relates to a composite torch type plasma spraying apparatus in which a material such as metal or ceramic is melted and sprayed onto an object by a high-temperature plasma arc and a film is formed on the surface.

従来の技術Conventional technology

図4に示されているように中心軸が交差する主トーチ1および副トーチ2を備え、主トーチ1が有する主陽極12と副トーチ2が有する副陰極22との間にプラズマアークP1およびP2を形成させる複合トーチ型のプラズマ溶射装置が提案されている。このプラズマ溶射装置によれば、主陽極12の中心部を貫通する材料搬送管11を通じて液体等の流動性のある材料が主陽極12の先端部付近まで供給され、プラズマPによって加熱されて溶融した粒子M2を基材Sに向けて飛ばすことにより、当該材料によって基材Sを覆う緻密なまたは質の高い皮膜Mが形成される(特許文献1参照)。   As shown in FIG. 4, a main torch 1 and a sub torch 2 whose central axes intersect with each other are provided, and plasma arcs P <b> 1 and P <b> 2 are provided between a main anode 12 included in the main torch 1 and a sub cathode 22 included in the sub torch 2. A composite torch-type plasma spraying apparatus for forming a film has been proposed. According to this plasma spraying apparatus, a fluid material such as a liquid is supplied to the vicinity of the front end portion of the main anode 12 through the material transport tube 11 penetrating the center portion of the main anode 12 and is heated and melted by the plasma P. By flying the particles M2 toward the substrate S, a dense or high-quality film M that covers the substrate S is formed by the material (see Patent Document 1).

しかるに、主陽極12の先端部および主外套14の開口部付近等に材料M1または溶融粒子M2の一部が付着し、この付着材料がプラズマPに不規則的に巻き込まれることによるスピッティング(過度に大径化した溶融粒子の吐き出し)が発生し、大径のスプラット(基材に衝突して扁平した後で凝固した状態の粉末材料を意味する。)が混在するため、その径に不規則性が生じ、皮膜Mの質が低下する可能性がある。また、溶融粒子M2が主陽極12および主外套14等から引き剥がされる際に、主陽極12および主外套14側の表面が一緒にむしりとられてしまうために主トーチ1が損傷し、その寿命が著しく低下する。そこで、主電極12および主外套14等への材料M1の付着を防止するため、主陽極12にガス噴出孔を設けることが提案されている(特許文献2参照)。
特開2002−231498号公報 特開2007−090209号公報
However, spitting (excessive) due to the material M1 or a part of the molten particles M2 adhering to the tip of the main anode 12, the vicinity of the opening of the main mantle 14 and the like, and the adhering material being irregularly involved in the plasma P. Large diameter splats (which means a powder material that has solidified after colliding with the base material and flattening), and the diameter is irregular. May occur, and the quality of the film M may deteriorate. Further, when the molten particles M2 are peeled off from the main anode 12 and the main mantle 14 and the like, the surfaces on the main anode 12 and main mantle 14 side are peeled together, so that the main torch 1 is damaged and its life is shortened. Is significantly reduced. Therefore, in order to prevent the material M1 from adhering to the main electrode 12, the main mantle 14 and the like, it has been proposed to provide a gas ejection hole in the main anode 12 (see Patent Document 2).
JP 2002-231498 A JP 2007-090209 A

しかし、それでもなお皮膜の質が低下する可能性が非常にわずかながらもあることが判明した。   However, it has nevertheless been found that there is a very small chance that the quality of the film will be degraded.

そこで、本発明は、皮膜の質のさらなる向上を図ることができる複合トーチ型のプラズマ溶射装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite torch type plasma spraying apparatus capable of further improving the quality of the coating.

本願発明者は実験により次のような知見を得た。すなわち、流動性のある材料の溶融効率の向上のために高エネルギーのプラズマアークが形成されると、主外套がプラズマの熱によって部分的に溶融または損傷してしまう可能性がある。その一方、図5に示されている主外套14の溶融を防止するために主外套が冷却されると、矢印で示されているように熱的ピンチ効果によってプラズマPが緊縮するため、図5に示されているように主陽極12の先端中央部がその軸方向についてくぼんでいるにもかかわらず、材料搬送管11から放出された材料M1がプラズマPに接触するまでの間の飛散スペースが狭くなる。その結果、材料が十分に拡散または分散しないうちにプラズマPに接触することになる。そして、材料M1の飛散単位の少なくとも一部のサイズが大きくなり、これにより材料M1の溶融効率が低下し、材料M1の一部が主陽極12または主外套14等に付着する可能性が高くなる。また、材料M1の飛散単位のサイズおよび溶融粒子のサイズのばらつき、ならびに、スプラット径のばらつきが大きくなって、皮膜にポアまたはクラックが生じる可能性が高くなる。さらに、前記のように主外套14等に付着した材料がスピッティングとなって不規則的にプラズマPに巻き込まれて溶融粒子として基材まで飛散することもスプラット径のばらつきを大きくする原因となる。本発明はこのような知見に鑑みて完成された。   The inventor of the present application has obtained the following knowledge through experiments. That is, when a high-energy plasma arc is formed to improve the melting efficiency of a fluid material, the main mantle may be partially melted or damaged by the heat of the plasma. On the other hand, when the main mantle 14 is cooled in order to prevent melting of the main mantle 14 shown in FIG. 5, the plasma P contracts due to the thermal pinch effect as shown by the arrows, and FIG. As shown in FIG. 4, although the central portion of the front end of the main anode 12 is recessed in the axial direction, there is a scattering space until the material M1 discharged from the material transport tube 11 contacts the plasma P. Narrow. As a result, the material P comes into contact with the plasma P before it is sufficiently diffused or dispersed. Then, the size of at least a part of the scattering unit of the material M1 is increased, thereby reducing the melting efficiency of the material M1 and increasing the possibility that a part of the material M1 adheres to the main anode 12 or the main mantle 14 or the like. . Further, the dispersion of the size of the scattering unit of the material M1, the size of the molten particles, and the dispersion of the splat diameter are increased, and the possibility that pores or cracks are generated in the film is increased. Further, as described above, the material adhering to the main mantle 14 or the like becomes spitting and is irregularly caught in the plasma P and scattered as molten particles to the base material, which causes a large variation in splat diameter. . The present invention has been completed in view of such knowledge.

本発明のプラズマ溶射装置は、軸方向に貫通する材料搬送管を有する主陽極と、前記主陽極を囲むとともに前記主陽極の軸方向前方に位置する主開口部を有する主外套と、前記主外套を冷却する冷却要素とを有する主トーチと、前記主陽極の中心軸と交差する中心軸を有する副陰極と、前記副陰極を囲むとともに前記副陰極の軸方向前方に位置する副開口部を有する副外套とを有する複数の副トーチとを備え、前記主開口部および前記副開口部を通じて前記主陽極および前記副陰極の間に形成されるプラズマによって前記材料搬送管から放出または拡散される流動性のある材料を加熱することにより溶融粒子を生成し、前記溶融粒子を前記主陽極の軸方向前方に配置されている基材に吹き付けることにより前記材料によって構成される皮膜を前記基材の上に形成するプラズマ溶射装置において、前記主陽極の先端部に、前記主陽極の径方向について前記材料搬送管よりも外側から連続的に縮径しながら前記主陽極の軸方向後方に向かってくぼんでいる第1凹部と、前記主陽極の径方向について前記第1凹部の内縁から前記材料搬送管に至るまで連続的または断続的に縮径しながら前記主陽極の軸方向後方に向かって前記第1凹部よりも大きくまたは急峻にくぼんでいる第2凹部とが形成され、前記材料が、前記材料搬送管から放出又は拡散され、かつ、前記第2凹部により画定される空間及び前記第1凹部により画定される空間を通過した後に、初めて前記主陽極及び前記副陰極の間に形成される前記プラズマと接触するように、前記主トーチ及び前記副トーチが配置されていることを特徴とする。また、本発明において、前記材料搬送管は、前記材料を搬送する内管と、前記内管の外側に配置され、かつ、前記材料の飛散を補助するガスを供給する外管とを備えることが好ましい。 The plasma spraying apparatus of the present invention includes a main anode having a material transfer tube penetrating in the axial direction, a main mantle having a main opening surrounding the main anode and positioned axially forward of the main anode, and the main mantle. And a sub-cathode having a central axis intersecting the central axis of the main anode, and a sub-opening surrounding the sub-cathode and positioned in front of the sub-cathode in the axial direction. A plurality of sub-torches having a sub-mantle, and fluidity discharged or diffused from the material transport tube by the plasma formed between the main anode and the sub-cathode through the main opening and the sub-opening. A film composed of the material is produced by heating the material with a molten particle to generate a molten particle and spraying the molten particle on a base disposed in front of the main anode in the axial direction. In the plasma spraying apparatus formed on the substrate, the axial direction rearward of the main anode while continuously reducing the diameter of the main anode from the outside of the material conveying pipe in the radial direction of the main anode A first recess recessed toward the center, and the axial direction rearward of the main anode while reducing the diameter continuously or intermittently from the inner edge of the first recess to the material conveying pipe in the radial direction of the main anode. A second recess that is larger or steeper than the first recess is formed, and the material is discharged or diffused from the material transport pipe and is defined by the second recess and the space after passing through the space defined by the first recess, in contact with the plasma formed for the first time between said main anode and the secondary cathode, this to the main torch and the auxiliary torch are disposed The features. In the present invention, the material transport pipe includes an inner pipe that transports the material, and an outer pipe that is disposed outside the inner pipe and supplies a gas that assists the scattering of the material. preferable.

本発明のプラズマ溶射装置によれば、主陽極の先端部に第1凹部および第2凹部が形成されている。「第1凹部」は主陽極の径方向について材料搬送管よりも外側から連続的に縮径しながら主陽極の軸方向後方に向かってくぼんでいる。「第2凹部」は主陽極の径方向について第1凹部の内縁から材料搬送管に至るまで連続的または断続的に縮径しながら主陽極の軸方向後方に向かって第1凹部よりも大きくまたは急峻にくぼんでいる。材料搬送管の先端部から放出された流動性のある材料が、第2凹部により画定される空間と、第1凹部により画定される空間とにおいて順に拡散された上で、主陽極および副陰極の間に形成されるプラズマに接触する。第2凹部が形成されている分だけ、第1凹部のみが形成されている場合と比較して、材料搬送管の先端部から放出された材料がプラズマに接触するまでの間に拡散しうる空間が広く確保される。このため、プラズマが熱的ピンチ効果によって緊縮されて材料の拡散空間が狭まったとしても、当該材料の十分な拡散、すなわち、当該材料の飛散単位のサイズの縮小化および均等化を図ることができる。さらに、熱的ピンチ効果によるプラズマの緊縮が許容される分、冷却要素による主外套の冷却が許容される。また、主外套の冷却が許容される分、主外套の損傷を防止しながらもプラズマの高エネルギー化が許容される。前記のような材料の飛散単位の縮小化およびプラズマの高エネルギー化によって当該材料の溶融効率の向上を図ることができる。そして、十分に溶融されなかった材料が主外套等に付着し、不規則的にプラズマに巻き込まれる可能性が低減される。また、材料の飛散単位のサイズおよび溶融粒子のサイズのばらつきが抑制されるため、スプラットの径のばらつきも抑制され、当該ばらつきに起因するポア形成も抑制される。したがって、皮膜のさらなる緻密化等、質の向上を図ることができる。   According to the plasma spraying apparatus of the present invention, the first recess and the second recess are formed at the tip of the main anode. The “first recess” is recessed toward the axially rear side of the main anode while continuously reducing the diameter from the outside of the material conveying pipe in the radial direction of the main anode. The “second recess” is larger than the first recess toward the rear in the axial direction of the main anode while continuously or intermittently reducing the diameter from the inner edge of the first recess to the material conveying pipe in the radial direction of the main anode. It is steeply depressed. The fluid material discharged from the tip of the material transport tube is sequentially diffused in the space defined by the second recess and the space defined by the first recess, and then the main anode and the sub-cathode. Contact the plasma formed between them. Compared with the case where only the first recess is formed, the space that can be diffused before the material released from the tip of the material transport tube comes into contact with the plasma, as much as the second recess is formed. Is widely secured. Therefore, even if the plasma is constricted by the thermal pinch effect and the diffusion space of the material is narrowed, sufficient diffusion of the material, that is, reduction and equalization of the size of the scattering unit of the material can be achieved. . Further, the cooling of the main mantle by the cooling element is allowed as much as the tightness of the plasma due to the thermal pinch effect is allowed. Further, since the cooling of the main mantle is permitted, the plasma can be increased in energy while preventing the main mantle from being damaged. By reducing the scattering unit of the material as described above and increasing the energy of plasma, the melting efficiency of the material can be improved. Further, the possibility that the material that has not been sufficiently melted adheres to the main mantle or the like and is irregularly involved in the plasma is reduced. In addition, since variations in the size of the material scattering unit and the size of the molten particles are suppressed, variations in the diameter of the splats are also suppressed, and pore formation due to the variations is also suppressed. Therefore, quality can be improved such as further densification of the film.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

本発明のプラズマ溶射装置の実施形態について図面を用いて説明ずる。   Embodiments of the plasma spraying apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、プラズマ溶射装置の全体的な構成について説明する。図1に示されている複合トーチ型のプラズマ溶射装置は、その要部を除く構成は前記特許文献1の第2実施例のプラズマ溶射装置と同様の構成を有している。すなわち、プラズマ溶射装置は主トーチ1および2つの副トーチ2を備えている。主トーチ1および副トーチ2は相互に絶縁性が維持されるように着脱自在に固定されている。   First, the overall configuration of the plasma spraying apparatus will be described. The composite torch type plasma spraying apparatus shown in FIG. 1 has the same configuration as that of the plasma spraying apparatus of the second embodiment of Patent Document 1 except for the essential parts thereof. That is, the plasma spraying apparatus includes a main torch 1 and two sub-torches 2. The main torch 1 and the sub torch 2 are detachably fixed so that insulation is maintained between them.

主トーチ1は軸方向に貫通する材料搬送管11を有する主陽極12と、主陽極12を囲むとともに主陽極12の軸方向前方に位置する主開口部142を有する主外套14と、主陽極12および主外套14を絶縁する略筒状の絶縁体16と、主外套14を冷却する冷却要素(図示略)とを有する。図2に示されているように材料搬送管11は主陽極12と同軸の内管111および外管112により構成されている。内管111を通じて流動性のある材料M1が先端部に向かって搬送され、内管111および外管112の間を通じて、内管111の先端部から放出または噴出された材料M1の飛散を補助するAr等のガスが先端部に向かって供給される。このガスは後述する主プラズマアークP1の形成に際して補助的なプラズマガスとして機能しうる。なお、材料搬送管11、すなわち、二重管の軸は必要に応じて主陽極12の軸と一致していなくてもよい。主陽極12は銅等の熱伝導率および電気伝導率の高い材料により形成されており、第1電源18の正端子に接続され、かつ、スイッチ機構186を介して第2電源28の正端子に接続されている。本発明のプラズマ溶射装置の要部である主陽極12の詳細な構成については後述する。主外套14はスイッチ機構184を介して第1電源18の負端子に接続されている。冷却要素はたとえば主外套14の内部に配管された導管と、この導管を流れる水等の冷却媒体とにより構成されている。絶縁体16の側壁には主トーチ1の内部にAr等の主プラズマガスG1を導入するための主プラズマガス入口162が設けられている。主プラズマガス入口162に導入された主プラズマガスG1は旋回流形成孔(図示略)を通じて主トーチ1の内部において主トーチ1の周方向に旋回するように導入される。旋回流形成孔の構造についてはたとえば前記特許文献1に詳述されているので本明細書では詳述を省略する。   The main torch 1 has a main anode 12 having a material transfer tube 11 penetrating in the axial direction, a main mantle 14 having a main opening 142 surrounding the main anode 12 and positioned in front of the main anode 12 in the axial direction, and the main anode 12. And a substantially cylindrical insulator 16 for insulating the main mantle 14 and a cooling element (not shown) for cooling the main mantle 14. As shown in FIG. 2, the material carrying tube 11 is constituted by an inner tube 111 and an outer tube 112 which are coaxial with the main anode 12. The fluid material M1 is conveyed toward the tip through the inner tube 111, and Ar that assists the scattering of the material M1 discharged or ejected from the tip of the inner tube 111 through the inner tube 111 and the outer tube 112. Gas is supplied toward the tip. This gas can function as an auxiliary plasma gas when forming a main plasma arc P1 described later. In addition, the axis | shaft of the material conveyance pipe | tube 11, ie, a double pipe | tube, does not need to correspond with the axis | shaft of the main anode 12 as needed. The main anode 12 is made of a material having high thermal conductivity and electrical conductivity such as copper, and is connected to the positive terminal of the first power source 18 and connected to the positive terminal of the second power source 28 via the switch mechanism 186. It is connected. A detailed configuration of the main anode 12 which is a main part of the plasma spraying apparatus of the present invention will be described later. The main mantle 14 is connected to the negative terminal of the first power supply 18 via the switch mechanism 184. The cooling element is constituted by, for example, a conduit piped inside the main jacket 14 and a cooling medium such as water flowing through the conduit. A main plasma gas inlet 162 for introducing a main plasma gas G 1 such as Ar into the main torch 1 is provided on the side wall of the insulator 16. The main plasma gas G1 introduced into the main plasma gas inlet 162 is introduced to swirl in the circumferential direction of the main torch 1 inside the main torch 1 through a swirl flow forming hole (not shown). Since the structure of the swirl flow forming hole is described in detail in, for example, Patent Document 1, detailed description thereof is omitted in this specification.

副トーチ2は副陰極(副トーチ起動電極)22と、副陰極22を囲むとともに副陰極22の軸方向前方に位置する副開口部242を有する副外套24と、副陰極22および副外套24を絶縁する略筒状の絶縁体26とを有する。主陽極12の軸と副陰極22の軸とが、主陽極12の軸方向前方かつ副陰極22の軸方向前方において交差するように主トーチ1および各副トーチ2が配置されている。2つの副トーチ2は、主トーチ1または主陽極12の中心軸まわりの回転対称性(2回対称)を有し、かつ、各副トーチ2または副陰極22の中心軸が主トーチ1の中心軸の一点で交差するように対向して配置されている。このような配置により、後述するプラズマフレームP+の直進性および安定性が図られており、その結果としてプラズマの高出力化が可能とされている。なお、プラズマフレームP+の直進性および安定性が図られるという条件下で、3つ以上の副トーチ2が配置されてもよい。たとえば、3つの副トーチ3が主トーチ1の中心軸まわりの回転対称性(3回対称)を有するように配置されてもよい。各副陰極22はスイッチ機構281または282を介して第2電源28の負端子に接続されている。一方(図1上側)の副トーチ2の副陰極22はスイッチ機構182を介して第1電源18の負端子に接続されている。各副外套24はスイッチ機構283または284を介して第2電源28の正端子に接続されている。絶縁体26の側壁には副トーチ2の内部にAr等の副プラズマガスG2を導入するための副プラズマガス入口262が設けられている。副プラズマガス入口262に導入された副プラズマガスG2は主プラズマガスG1と同様に旋回流形成孔(図示略)を通じて副トーチ2の内部において副トーチ2の周方向に旋回するように導入される。   The sub-torch 2 includes a sub-cathode (sub-torch activation electrode) 22, a sub-mantle 24 that surrounds the sub-cathode 22 and has a sub-opening 242 that is positioned in the axial direction of the sub-cathode 22, and And a substantially cylindrical insulator 26 for insulation. The main torch 1 and each sub-torch 2 are arranged so that the axis of the main anode 12 and the axis of the sub-cathode 22 intersect in front of the main anode 12 in the axial direction and in front of the sub-cathode 22 in the axial direction. The two sub-torches 2 have rotational symmetry (two-fold symmetry) around the central axis of the main torch 1 or the main anode 12, and the central axis of each sub-torch 2 or sub-cathode 22 is the center of the main torch 1. It is arranged to face each other so as to intersect at one point of the axis. With such an arrangement, the straightness and stability of the plasma flame P +, which will be described later, are achieved, and as a result, high output of plasma can be achieved. Note that three or more sub-torches 2 may be arranged under the condition that the straightness and stability of the plasma flame P + are achieved. For example, the three sub-torches 3 may be arranged so as to have rotational symmetry (three-fold symmetry) around the central axis of the main torch 1. Each sub-cathode 22 is connected to the negative terminal of the second power supply 28 via the switch mechanism 281 or 282. The sub-cathode 22 of one (the upper side in FIG. 1) sub-torch 2 is connected to the negative terminal of the first power source 18 via the switch mechanism 182. Each sub jacket 24 is connected to the positive terminal of the second power supply 28 via a switch mechanism 283 or 284. The side wall of the insulator 26 is provided with a sub-plasma gas inlet 262 for introducing a sub-plasma gas G 2 such as Ar into the sub-torch 2. The sub-plasma gas G2 introduced into the sub-plasma gas inlet 262 is introduced so as to swirl in the circumferential direction of the sub-torch 2 inside the sub-torch 2 through a swirl flow forming hole (not shown), like the main plasma gas G1. .

次に本発明のプラズマ溶射装置の要部である主陽極12の構成について説明する。主陽極12の先端部付近の中心軸を含むような断面図である図2に示されているように主陽極12の先端部には、第1凹部121、第2凹部122および傾斜部123が形成されている。第1凹部121は主陽極12の径方向またはy方向について材料搬送管111(正確には外管112)よりも外側から連続的に縮径しながら主陽極12の軸方向後方または−x方向に向かってくぼんでいる。第2凹部122は主陽極12の径方向について第1凹部121の内縁から材料搬送管11(正確には外管112)に至るまで連続的に縮径しながら主陽極12の軸方向後方に向かって第1凹部121よりも大きくまたは急峻にくぼんでいる。傾斜部123は主陽極12の径方向について第1凹部121の外縁124から連続的に拡径しながら主陽極12の軸方向後方に向かって傾斜している。第1凹部124の外縁は主陽極12の軸方向前方に突出しており、陽極点を構成する。なお、傾斜部123が省略され、第1凹部121の外縁の径と、主陽極12の径とが一致するように主陽極12の先端部が形成されていてもよい。   Next, the structure of the main anode 12 which is a main part of the plasma spraying apparatus of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view including the central axis in the vicinity of the front end portion of the main anode 12, the first recess portion 121, the second recess portion 122, and the inclined portion 123 are formed at the front end portion of the main anode 12. Is formed. The first concave portion 121 is continuously reduced in diameter from the outside of the material conveying tube 111 (exactly the outer tube 112) in the radial direction or the y direction of the main anode 12, while being axially rearward of the main anode 12 or in the -x direction. It ’s indented. The second concave portion 122 faces the axially rearward direction of the main anode 12 while continuously reducing the diameter from the inner edge of the first concave portion 121 to the material conveying tube 11 (exactly the outer tube 112) in the radial direction of the main anode 12. It is larger or steeper than the first recess 121. The inclined portion 123 is inclined rearward in the axial direction of the main anode 12 while continuously increasing the diameter from the outer edge 124 of the first recess 121 in the radial direction of the main anode 12. The outer edge of the first recess 124 protrudes forward in the axial direction of the main anode 12 and constitutes an anode point. The inclined portion 123 may be omitted, and the tip end portion of the main anode 12 may be formed so that the diameter of the outer edge of the first recess 121 matches the diameter of the main anode 12.

図2に示されているように主陽極12の中心軸がx軸として定義され、この中心軸に直交し、かつ、第1凹部121の外縁124を通る軸がy軸として定義されている。第1凹部121が連続的に縮径しながらくぼんでいるとは、第1凹部121の座標xにおける径を表わす第1関数f1(x)(−x1≦x≦0)が連続関数であり、かつ、その導関数df1/dx(第1凹部121のx軸に対する傾斜度合を表わす。)が正値であることを意味する。同様に、第2凹部122が連続的に縮径しながらくぼんでいるとは、第2凹部122の座標xにおける径を表わす第2関数f2(x)(−x1−x2≦x≦−x1)が連続関数であり、かつ、その導関数df2/dx(第2凹部122のx軸に対する傾斜度合を表わす。)が正値であることを意味する。また、傾斜部122が連続的に拡径しながら傾斜しているとは、傾斜部123の座標xにおける径を表わす第3関数f3(x)(−x3≦x≦0)が連続関数であり、かつ、その導関数df3/dx(傾斜部123のx軸に対する傾斜度合を表わす)が負値であることを意味する。 As shown in FIG. 2, the central axis of the main anode 12 is defined as the x axis, and the axis orthogonal to the central axis and passing through the outer edge 124 of the first recess 121 is defined as the y axis. The fact that the first concave portion 121 is recessed while continuously reducing its diameter means that the first function f 1 (x) (−x 1 ≦ x ≦ 0) representing the diameter of the first concave portion 121 at the coordinate x is a continuous function. It means that the derivative df 1 / dx (representing the degree of inclination of the first recess 121 with respect to the x-axis) is a positive value. Similarly, if the second recess 122 is continuously depressed while being reduced in diameter, the second function f 2 (x) (−x 1 −x 2 ≦ x ≦) representing the diameter of the second recess 122 at the coordinate x. −x 1 ) is a continuous function and its derivative df 2 / dx (representing the degree of inclination of the second recess 122 with respect to the x-axis) is a positive value. Further, the fact that the inclined portion 122 is inclined while continuously increasing the diameter means that the third function f 3 (x) (−x3 ≦ x ≦ 0) representing the diameter of the inclined portion 123 at the coordinate x is a continuous function. It means that the derivative df 3 / dx (representing the degree of inclination of the inclined portion 123 with respect to the x-axis) is a negative value.

第2凹部122が第1凹部121よりも大きくくぼんでいるとは、第2関数f2の定義域(−x1−x2≦x≦−x1)の幅が、第1関数f1の定義域(−x1≦x≦0)の幅よりも大きいこと、すなわち、x2がx1よりも大きいことを意味している。第2凹部122が第1凹部121よりも急峻にくぼんでいるとは、たとえば、第2関数f2の導関数df2/dxの平均値{∫dx(df2/dx)}/x2が、第1関数f1の導関数df1/dxの平均値{∫dx(df1/dx)}/x1よりも大きいことを意味する。図2に示されている主陽極12において第1関数f1の導関数df1/dxの値および第2関数f2の導関数df2/dxの値が一定なので、第2凹部122が第1凹部121よりも急峻にくぼんでいるとは、第2関数f2の導関数df2/dxの値が、第1関数f1の導関数df1/dxの値よりも大きいことを意味する。 The fact that the second recess 122 is recessed larger than the first recess 121 means that the width of the domain (−x 1 −x 2 ≦ x ≦ −x 1 ) of the second function f 2 is equal to that of the first function f 1 . It means that it is larger than the width of the domain (−x 1 ≦ x ≦ 0), that is, x 2 is larger than x 1 . The fact that the second concave portion 122 is steeper than the first concave portion 121 means that, for example, the average value {∫dx (df 2 / dx)} / x 2 of the derivative df 2 / dx of the second function f 2 This means that the average value {値 dx (df 1 / dx)} / x 1 of the derivative df 1 / dx of the first function f 1 is greater. Since the value of the derivative df 1 / dx of the first function f 1 and the value of the derivative df 2 / dx of the second function f 2 are constant in the main anode 12 shown in FIG. The fact that the concave portion is steeper than the one concave portion 121 means that the value of the derivative df 2 / dx of the second function f 2 is larger than the value of the derivative df 1 / dx of the first function f 1. .

なお、図2に示されている主陽極12の先端部形状は、たとえば図3(a)〜(d)のそれぞれに示されているようにさまざまに変更されうる。図3(a)に示されている第2凹部122は第2関数f2の導関数df2/dxは正値であるものの一定ではなく+x方向に行くにつれて徐々に大きくなるように、すなわち、第2関数f2の2階導関数d22/dx2が正値となるように形成されている。図3(b)に示されている第2凹部122は第2関数f2の導関数df2/dxは正値であるものの一定ではなく+x方向に行くにつれて徐々に小さくなるように、すなわち、第2関数f2の2階導関数d22/dx2が負値となるように形成されている。図3(c)に示されている第2凹部122は主陽極12の軸方向後方について断続的に縮径するように形成されている。図3(c)に示されている第2凹部122は第2関数f2のほぼすべての定義域において第1凹部121の外縁124とほぼ同径になるように形成されている。すなわち、図3(c)に示されている第2凹部122は第2関数f2の導関数df2/dxがx=−x1−x2において無限大に近い値をとり、その他の定義域においては0になるというようにδ関数に近い振る舞いを示すように形成されている。図3(d)に示されている第2凹部122も主陽極12の軸方向後方について断続的に縮径するように形成されている。図3(d)に示されている第2凹部122は第2関数f2の定義域のうちx=−x1−x2〜−x1−x21−x22において材料搬送管11の径と第1凹部121の外縁124の径との間の一定径であり、x=−x1−x21−x22〜−x1−x21においては主陽極12の軸方向後方に連続的に縮径し、x=−x2−x21〜−x1−x2において第1凹部121の外縁124と同径となるように形成されている。すなわち、図3(d)に示されている第2凹部122は第2関数f2の導関数df2/dxがx=−x1−x2において無限大に近い値をとり、x=−x1−x2〜−x1−x21−x22においては0であり、x=−x1−x21−x22において不連続的に増加し、x=−x1−x21−x22〜−x1−x21において正の一定値であり、x=−x1−x21において不連続的に減少し、x=−x1−x21〜−x1において0であるように形成されている。このほか、第2凹部122の深さx2が第1凹部121の深さx1よりも大きいという条件が満たされていれば、第1凹部121が第2凹部122よりも急峻にくぼんでいてもよい、また、第2凹部122が第1凹部121よりも急峻にくぼんでいるという条件が満たされていれば、第2凹部122の深さx2が第1凹部121の深さx1よりも小さくてもよい。 Note that the shape of the tip of the main anode 12 shown in FIG. 2 can be variously changed as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), for example. To gradually increase as the second recess 122 are shown going constant at no + x direction of those derivatives df 2 / dx of the second function f 2 is a positive value in FIG. 3 (a), i.e., The second-order derivative d 2 f 2 / dx 2 of the second function f 2 is formed to be a positive value. The second concave portion 122 shown in FIG. 3B has a derivative df 2 / dx of the second function f 2 that is positive, but is not constant but gradually decreases in the + x direction, that is, The second-order derivative d 2 f 2 / dx 2 of the second function f 2 is formed to be a negative value. The second recess 122 shown in FIG. 3C is formed so as to intermittently reduce the diameter in the axially rearward direction of the main anode 12. The second recess 122, shown in FIG. 3 (c) are formed to be substantially the same diameter as the outer edge 124 of the first recess 121 in almost all domains of the second function f 2. That is, in the second recess 122 shown in FIG. 3C, the derivative df 2 / dx of the second function f 2 takes a value close to infinity at x = −x 1 −x 2 . It is formed so as to exhibit a behavior close to the δ function, such as 0 in the region. The second recess 122 shown in FIG. 3D is also formed so as to be intermittently reduced in diameter in the axially rearward direction of the main anode 12. The second recess 122 shown in FIG. 3D has a diameter of the material transport pipe 11 in the range of x = −x 1 −x 2 to −x 1 −x 21 −x 22 in the domain of the second function f 2. And a diameter of the outer edge 124 of the first recess 121, and in the case of x = −x 1 −x 21 −x 22 to −x 1 −x 21, it is continuously rearward in the axial direction of the main anode 12. The diameter is reduced, and the diameter is the same as the outer edge 124 of the first recess 121 at x = −x 2 −x 21 to −x 1 −x 2 . That is, in the second recess 122 shown in FIG. 3D, the derivative df 2 / dx of the second function f 2 takes a value close to infinity at x = −x 1 −x 2 , and x = − x 1 in -x 2 ~-x 1 -x 21 -x 22 is 0, x = discontinuously increased in -x 1 -x 21 -x 22, x = -x 1 -x 21 -x 22 in ~-x 1 -x 21 is a positive constant value, discontinuously decreased at x = -x 1 -x 21, as is 0 at x = -x 1 -x 21 ~- x 1 Is formed. In addition, if the condition that the depth x 2 of the second recess 122 is larger than the depth x 1 of the first recess 121 is satisfied, the first recess 121 is recessed more steeply than the second recess 122. If the condition that the second recess 122 is steeper than the first recess 121 is satisfied, the depth x 2 of the second recess 122 is greater than the depth x 1 of the first recess 121. May be small.

続いて前記構成のプラズマ溶射装置の機能について説明する。   Next, the function of the plasma spraying apparatus having the above configuration will be described.

まず主プラズマガス入口162からAr等の不活性ガスが主プラズマガスG1として主トーチ1に旋回流を形成するように導入される。また、スイッチ機構182および186が開かれた状態で、スイッチ機構184が閉じられ、第1電源18により主陽極12と主外套14との間に高周波電圧が印加される。その結果、主陽極12の先端部から主外套14の主開口部142に向かう主プラズマアークP1が形成され、これによって主プラズマガスG1が加熱され、プラズマPとなって主外套14の主開口部142を通じて主トーチ1から放出される。   First, an inert gas such as Ar is introduced from the main plasma gas inlet 162 as a main plasma gas G1 so as to form a swirling flow in the main torch 1. Further, the switch mechanism 184 is closed in a state where the switch mechanisms 182 and 186 are opened, and a high frequency voltage is applied between the main anode 12 and the main mantle 14 by the first power supply 18. As a result, a main plasma arc P1 is formed from the front end portion of the main anode 12 toward the main opening 142 of the main mantle 14, whereby the main plasma gas G1 is heated and becomes plasma P to become the main opening of the main mantle 14. 142 is discharged from the main torch 1 through 142.

次に一方(図1上側)の副トーチ2において副プラズマガス入口262からAr等の不活性ガスが副プラズマガスG2として旋回流を形成するように導入される。また、スイッチ機構282および284が開かれた状態で、スイッチ機構281および283が閉じられ、第2電源28により副陰極22と副外套24との間に高周波電圧が印加される。その結果、副陰極22の尖端から副外套24の副開口部242に向かう副プラズマアークP2が形成され、これによって副プラズマガスG2が加熱され、プラズマPとなって副外套24の副開口部242を通じて一方の副トーチ2から放出される。   Next, in one sub-torch 2 (upper side in FIG. 1), an inert gas such as Ar is introduced as a sub-plasma gas G2 from the sub-plasma gas inlet 262 so as to form a swirling flow. Further, the switch mechanisms 281 and 283 are closed in a state where the switch mechanisms 282 and 284 are opened, and a high frequency voltage is applied between the sub-cathode 22 and the sub-mantle 24 by the second power source 28. As a result, a sub-plasma arc P2 is formed from the tip of the sub-cathode 22 toward the sub-opening 242 of the sub-mantle 24, whereby the sub-plasma gas G2 is heated and becomes plasma P, thereby forming the sub-opening 242 of the sub-mantle 24. Through one of the auxiliary torches 2.

前記のように主陽極12の中心軸および副陰極22の中心軸が軸方向前方において交差するように主トーチ1および副トーチ2が配置されているので、主トーチ1および副トーチ2のそれぞれから放出されるプラズマPは主トーチ1の前方および副トーチ2の前方において交差する。この状態でスイッチ機構281が開かれ、これと同時にスイッチ機構182が閉じられ、かつ、スイッチ機構184および283が開かれる。その結果、プラズマPは導電性であるので、副陰極22の先端部から主陽極12の陽極点に至るヘアピン状のプラズマPによる導電路が形成される。   Since the main torch 1 and the sub-torch 2 are arranged so that the central axis of the main anode 12 and the central axis of the sub-cathode 22 intersect in the axial direction as described above, the main torch 1 and the sub-torch 2 are respectively separated from each other. The emitted plasma P intersects in front of the main torch 1 and in front of the auxiliary torch 2. In this state, the switch mechanism 281 is opened, and at the same time, the switch mechanism 182 is closed and the switch mechanisms 184 and 283 are opened. As a result, since the plasma P is conductive, a conductive path is formed by the hairpin-shaped plasma P from the tip of the sub-cathode 22 to the anode point of the main anode 12.

その直後、他方(図1下側)の副トーチ2においても副プラズマガス入口262からAr等の不活性ガスが副プラズマガスG2として旋回流を形成するように導入される。また、スイッチ機構281および283が開かれた状態で、スイッチ機構282および284が閉じられ、第2電源28により副陰極22と副外套24との間に高周波電圧が印加される。その結果、副陰極22の尖端から副外套24の副開口部242に向かう副プラズマアークP2が形成され、これによって副プラズマガスG2が加熱され、プラズマPとなって副外套24の副開口部242を通じて他方の副トーチ2からも放出される。   Immediately thereafter, an inert gas such as Ar is introduced as a secondary plasma gas G2 from the secondary plasma gas inlet 262 so as to form a swirling flow also in the secondary torch 2 on the other side (lower side in FIG. 1). Further, the switch mechanisms 282 and 284 are closed in a state where the switch mechanisms 281 and 283 are opened, and a high frequency voltage is applied between the sub-cathode 22 and the sub-mantle 24 by the second power source 28. As a result, a sub-plasma arc P2 is formed from the tip of the sub-cathode 22 toward the sub-opening 242 of the sub-mantle 24, whereby the sub-plasma gas G2 is heated and becomes plasma P, thereby forming the sub-opening 242 of the sub-mantle 24. Through the other auxiliary torch 2.

他方の副トーチ2から放出されたプラズマPは、一方の副トーチ2の副陰極22の先端部から主陽極12の陽極点にまで至るヘアピン状のプラズマPと交差する。この状態でスイッチ機構186が閉じられる一方、スイッチ機構284が開かれると、プラズマPは導電性なので全体としてT字状のプラズマPが形成される。   The plasma P emitted from the other sub-torch 2 intersects the hairpin-shaped plasma P extending from the tip of the sub-cathode 22 of one sub-torch 2 to the anode point of the main anode 12. In this state, when the switch mechanism 186 is closed while the switch mechanism 284 is opened, since the plasma P is conductive, the T-shaped plasma P is formed as a whole.

材料搬送管11の内管111を通じて、粉末状の材料が溶媒に分散されたスラリー状の流動性のある材料M1が搬送される。なお、スラリーに代えてプリカーサまたは粉末状の材料そのものが流動性のある材料M1として内管111を通じて搬送されてもよい。内管111の先端部から放出された材料M1は、外管112を通じて供給された搬送用のガスの勢いにより飛散する。主陽極12における陽極点124が材料搬送管11の先端部より副陰極22における陰極点(副陰極の尖端部)に近いため、材料M1とプラズマPの陽極点124とが干渉することなくプラズマ中心軸と同軸の方向に高温のプラズマPに確実に供給される。材料M1が高融点を有していても、10000℃以上のプラズマPによって直ちに高温に加熱されて溶融し、溶融粒子M2となってプラズマフレームP+に同伴されるように、主陽極12の径方向について広がらないように基材Sに向かう。   Through the inner pipe 111 of the material carrying pipe 11, a slurry-like fluid material M1 in which a powdery material is dispersed in a solvent is carried. Instead of the slurry, the precursor or the powdery material itself may be conveyed through the inner tube 111 as the fluid material M1. The material M1 released from the tip of the inner tube 111 is scattered by the momentum of the transporting gas supplied through the outer tube 112. Since the anode point 124 in the main anode 12 is closer to the cathode point in the sub-cathode 22 (the tip of the sub-cathode) than the tip of the material transport tube 11, the center of the plasma does not interfere with the material M1 and the anode point 124 of the plasma P. The high-temperature plasma P is reliably supplied in the direction coaxial with the axis. Even if the material M1 has a high melting point, the radial direction of the main anode 12 is such that it is immediately heated to a high temperature by the plasma P at 10000 ° C. or higher and melts to become molten particles M2 and is accompanied by the plasma flame P +. It goes to the base material S so that it may not spread.

この溶融粒子M2を含むプラズマフレームP+は、必要に応じて基材Sに及ぼす熱負荷を軽減すべく基材Sの直前においてプラズマ分離要素(たとえば、無駄なフレームまたは未溶融粒子等の材料を除去するためのセパレートガスまたはセパレータ)P−によりプラズマPのみが分離され、その直後に溶融粒子M2が基材Sに衝突し、皮膜Mが形成される。   The plasma flame P + containing the molten particles M2 removes material such as a plasma separation element (for example, useless flame or unmelted particles) immediately before the substrate S in order to reduce the thermal load on the substrate S as necessary. Only the plasma P is separated by the separate gas or separator P-), and immediately after that, the molten particles M2 collide with the substrate S to form the coating M.

本発明のプラズマ溶射装置によれば、主陽極12の先端部に第1凹部121および第2凹部122が形成されている(図2参照)。第1凹部121は主陽極12の径方向について材料搬送管11よりも外側から連続的に縮径しながら主陽極12の軸方向後方に向かってくぼんでいる。第2凹部122は主陽極12の径方向について第1凹部121の内縁124から材料搬送管11に至るまで連続的または断続的に縮径しながら主陽極12の軸方向後方に向かって第1凹部121よりも大きくまたは急峻にくぼんでいる。材料搬送管11の先端部から放出された流動性のある材料M1が、第2凹部122により画定される空間と、第1凹部121により画定される空間とにおいて順に拡散された上で、主陽極12および副陰極22の間に形成されるプラズマPに接触する。第2凹部122が形成されている分だけ、第1凹部121のみが形成されている場合(図5参照)と比較して、材料搬送管11の先端部から放出された材料M1がプラズマPに接触するまでの間に拡散しうる空間が広く確保される。このため、プラズマPが熱的ピンチ効果によって緊縮されて材料M1の拡散空間が狭まったとしても(図5参照)、当該材料M1の十分な拡散、すなわち、当該材料M1の飛散単位(スラリーの場合は粉末状の材料を含む溶媒の微小な滴)のサイズの縮小化および均等化を図ることができる。さらに、熱的ピンチ効果によるプラズマの緊縮が許容される分、冷却要素による主外套14の冷却が許容される。また、主外套14の冷却が許容される分、主外套14の損傷を防止しながらもプラズマPの高エネルギー化が許容される。前記のような材料M1の飛散単位の縮小化およびプラズマPの高エネルギー化によって当該材料M1の溶融効率の向上を図ることができる。そして、十分に溶融されなかった材料M1が主外套14等に付着し、不規則的にプラズマPに巻き込まれる可能性が低減される。また、材料M1の飛散単位のサイズおよび溶融粒子のサイズのばらつきが抑制されるため、スプラットの径のばらつきも抑制され、当該ばらつきに起因するポア形成も抑制される。したがって、皮膜Mのさらなる緻密化(たとえば、皮膜の気孔率が10%以下においてさらに低くすることを意味する。)等、皮膜Mの質の向上を図ることができる。   According to the plasma spraying apparatus of the present invention, the first recess 121 and the second recess 122 are formed at the tip of the main anode 12 (see FIG. 2). The first recess 121 is recessed toward the rear in the axial direction of the main anode 12 while continuously reducing the diameter from the outside of the material transport pipe 11 in the radial direction of the main anode 12. The second recess 122 is a first recess toward the rear in the axial direction of the main anode 12 while continuously or intermittently reducing the diameter from the inner edge 124 of the first recess 121 to the material transport tube 11 in the radial direction of the main anode 12. It is larger or sharper than 121. The fluid material M1 discharged from the tip of the material transport tube 11 is sequentially diffused in the space defined by the second recess 122 and the space defined by the first recess 121, and then the main anode. 12 and the plasma P formed between the sub-cathode 22 and the sub-cathode 22. Compared with the case where only the first concave portion 121 is formed by the amount of the second concave portion 122 (see FIG. 5), the material M1 discharged from the tip end portion of the material transport tube 11 is converted into the plasma P. A wide space that can diffuse before contact is secured. For this reason, even if the plasma P is contracted by the thermal pinch effect and the diffusion space of the material M1 is narrowed (see FIG. 5) (see FIG. 5), sufficient diffusion of the material M1, that is, scattering units of the material M1 (in the case of slurry) Can reduce and equalize the size of fine droplets of a solvent containing a powdery material. Further, the cooling of the main mantle 14 by the cooling element is allowed as much as the tightness of the plasma due to the thermal pinch effect is allowed. Further, since the cooling of the main mantle 14 is allowed, the plasma P can be increased in energy while preventing the main mantle 14 from being damaged. By reducing the scattering unit of the material M1 and increasing the energy of the plasma P as described above, the melting efficiency of the material M1 can be improved. And possibility that the material M1 which was not fully fuse | melted will adhere to the main mantle 14 grade | etc., And will be caught in the plasma P irregularly is reduced. Moreover, since the dispersion | variation in the size of the scattering unit of the material M1 and the size of a molten particle is suppressed, the dispersion | variation in the diameter of a splat is also suppressed and the pore formation resulting from the said dispersion | variation is also suppressed. Therefore, the quality of the film M can be improved, such as further densification of the film M (for example, meaning that the porosity of the film is further reduced when the porosity of the film is 10% or less).

そのほか、第2凹部122が形成されることによって材料搬送管11の先端部が主陽極12の軸方向についてプラズマPから遠ざけられている分、材料搬送管11の先端部がプラズマPの熱によって損傷することを防止し、その結果として装置全体の耐久性を向上させることができる。   In addition, since the second recess 122 is formed, the tip of the material transport tube 11 is kept away from the plasma P in the axial direction of the main anode 12, and the tip of the material transport tube 11 is damaged by the heat of the plasma P. As a result, it is possible to improve the durability of the entire apparatus.

本発明のプラズマ溶射装置の構成説明図Configuration explanatory diagram of the plasma spraying apparatus of the present invention 本発明のプラズマ溶射装置における主陽極の構成説明図Structure explanatory drawing of the main anode in the plasma spraying apparatus of the present invention 主陽極の他の構成説明図Other configuration explanatory drawing of the main anode 従来のプラズマ溶射装置の構成説明図Configuration diagram of conventional plasma spraying equipment 従来のプラズマ溶射装置における主陽極の構成説明図Configuration diagram of main anode in conventional plasma spraying equipment

符号の説明Explanation of symbols

1‥主トーチ、2‥副トーチ、11‥材料搬送管、12‥主陽極、14‥主外套、18‥第1電源、22‥副陰極、24‥副外套、28‥第2電源、121‥第1凹部、122‥第2凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main torch, 2 ... Sub torch, 11 ... Material conveyance pipe, 12 ... Main anode, 14 ... Main mantle, 18 ... First power source, 22 ... Sub cathode, 24 ... Sub mantle, 28 ... Second power source, 121 ... First recess 122, second recess

Claims (2)

軸方向に貫通する材料搬送管を有する主陽極と、前記主陽極を囲むとともに前記主陽極の軸方向前方に位置する主開口部を有する主外套と、前記主外套を冷却する冷却要素とを有する主トーチと、前記主陽極の中心軸と交差する中心軸を有する副陰極と、前記副陰極を囲むとともに前記副陰極の軸方向前方に位置する副開口部とを有する副外套とを有する複数の副トーチとを備え、前記主開口部および前記副開口部を通じて前記主陽極および前記副陰極の間に形成されるプラズマによって前記材料搬送管から放出または拡散される流動性のある材料を加熱することにより溶融粒子を生成し、前記溶融粒子を前記主陽極の軸方向前方に配置されている基材に吹き付けることにより前記材料によって構成される皮膜を前記基材の上に形成するプラズマ溶射装置において、
前記主陽極の先端部に、前記主陽極の径方向について前記材料搬送管よりも外側から連続的に縮径しながら前記主陽極の軸方向後方に向かってくぼんでいる第1凹部と、前記主陽極の径方向について前記第1凹部の内縁から前記材料搬送管に至るまで連続的または断続的に縮径しながら前記主陽極の軸方向後方に向かって前記第1凹部よりも大きくまたは急峻にくぼんでいる第2凹部とが形成され
前記材料が、前記材料搬送管から放出又は拡散され、かつ、前記第2凹部により画定される空間及び前記第1凹部により画定される空間を通過した後に、初めて前記主陽極及び前記副陰極の間に形成される前記プラズマと接触するように、前記主トーチ及び前記副トーチが配置されていることを特徴とするプラズマ溶射装置。
A main anode having a material conveying pipe penetrating in the axial direction; a main mantle having a main opening surrounding the main anode and positioned in front of the main anode in the axial direction; and a cooling element for cooling the main mantle. A plurality of sub-closures having a main torch, a sub-cathode having a central axis intersecting with a central axis of the main anode, and a sub-opening surrounding the sub-cathode and having a sub-opening positioned forward in the axial direction of the sub-cathode. Heating a fluid material discharged or diffused from the material transport tube by plasma formed between the main anode and the sub-cathode through the main opening and the sub-opening. And forming a film composed of the material on the base material by spraying the molten particles onto the base material arranged in front of the main anode in the axial direction. In Ma spraying equipment,
A first recess recessed at the rear end in the axial direction of the main anode while continuously reducing the diameter from the outside of the material conveying pipe in the radial direction of the main anode at the tip of the main anode; A dent larger or steeper than the first recess toward the rear in the axial direction of the main anode while continuously or intermittently reducing the diameter in the radial direction of the anode from the inner edge of the first recess to the material conveying pipe. A second recess is formed ,
The material is discharged or diffused from the material transport pipe and passes between the space defined by the second recess and the space defined by the first recess only after the main anode and the sub-cathode. The plasma spraying apparatus is characterized in that the main torch and the sub-torch are arranged so as to come into contact with the plasma formed on the surface.
請求項1記載のプラズマ溶射装置において、The plasma spraying device according to claim 1, wherein
前記材料搬送管は、前記材料を搬送する内管と、前記内管の外側に配置され、かつ、前記材料の飛散を補助するガスを供給する外管とを備えることを特徴とするプラズマ溶射装置。  The material transport pipe includes an inner pipe for transporting the material, and an outer pipe that is disposed outside the inner pipe and supplies a gas that assists scattering of the material. .
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