噴霧方法

スプレー – 表面に衝撃を与えた際に堆積する液体分散粒子をスプレーしてコーティングを形成する技術プロセス。粒子の冷却速度は毎秒 10,000 ～ 100,000,000 度であり、その結果、溶射コーティングの結晶化が非常に速くなり、表面加熱温度が低くなります。

コーティングは、耐食性、耐摩耗性、耐熱性を高め、摩耗したアセンブリや部品を修復するためにスプレーされます。

コーティングをスプレーするにはいくつかの方法があります。

1) ワイヤー、粉末、スティックによるフレーム溶射（図 1、2）。分散した材料は、可燃性ガス (通常はアセチレンと酸素の 1:1 の混合物) を燃焼させることによってガス バーナーの炎で溶かされ、圧縮空気の流れによって表面に運ばれます。噴霧された材料の溶融温度は、可燃性混合物の火炎温度より低くなければなりません (表 1)。

この方法の利点は、装置とその操作のコストが低いことです。

米。 1. フレームワイヤー溶射

米。 2.郵便ワイヤースプレー装置の概略図: 1 — エアドライヤー、2 — 圧縮空気レシーバー、3 — 燃料ガスシリンダー、4 — 減速機、5 — フィルター、6 — 酸素シリンダー、7 — 回転計、8 — スプレートーチ、9 — ワイヤー送給チャネル

表 1. 可燃性混合物の火炎温度

2) デトネーションスプレー (図 3) は 1 秒あたり数サイクル実行され、各サイクルのスプレー層の厚さは約 6 ミクロンです。分散粒子は高温（4000度以上）と速度（800m/s以上）を持ちます。この場合、母材の温度は低いため、熱変形は起こりません。ただし、爆発波の作用により変形が発生する可能性があり、これがこの方法の適用の制限となります。爆発装置のコストも高くなります。特別なカメラが必要です。

米。 3. 爆発を伴う噴霧: 1 — アセチレン供給、2 — 酸素、3 — 窒素、4 — 噴霧された粉末、5 — 雷管、6 — 水冷パイプ、7 — 詳細。

3) アークメタライゼーション (図 4)。 2 本のワイヤが電解メタライザのワイヤに供給され、そのうちの 1 つはアノードとして機能し、もう 1 つはカソードとして機能します。それらの間に電気アークが発生し、ワイヤが溶けます。スプレーは圧縮空気を使用して行われます。このプロセスは直流で行われます。この方法には次の利点があります。

a) 高い生産性 (最大 40 kg/h の金属溶射)、

b) 火炎法と比較して、耐久性が高く、密着性の高いコーティング、

c) 異なる金属のワイヤを使用できるため、「擬似合金」コーティングを得ることが可能になります。

d) 低い運用コスト。

メタルアークメタライゼーションの欠点は次のとおりです。

a) 低い供給速度での溶射材料の過熱と酸化の可能性、

b) 溶射材料の合金元素の燃焼。

米。 4. 電気アークメタライゼーション: 1 — 圧縮空気供給、2 — ワイヤ供給、3 — ノズル、4 — 導電ワイヤ、5 — 詳細。

4) プラズマ溶射 (図 5)。プラズマトロンでは、アノードは水冷ノズル、カソードはタングステン ロッドです。アルゴンと窒素がプラズマ形成ガスとして一般的に使用され、場合によっては水素が添加されます。ノズルの出口の温度は数万度になる場合があります。ガスの急激な膨張の結果、プラズマ ジェットは高い運動エネルギーを獲得します。

高温プラズマ溶射プロセスにより、耐火性コーティングの塗布が可能になります。スプレーパターンを変更することで金属から有機物まで幅広い材料の使用が可能です。このようなコーティングの密度と密着性も高いですが、この方法の欠点は、生産性が比較的低いことと、紫外線が強いことです。

このコーティング方法の詳細については、こちらをご覧ください: プラズマ スプレー コーティング

米。 5. プラズマ溶射: 1 - 不活性ガス、2 - 冷却水、3 - 直流、4 - 溶射材料、5 - 陰極、6 - 陽極、7 - 部品。

5) エレクトロパルススプレー (図 6)。この方法は、コンデンサの放電がワイヤを通過するときにワイヤが爆発的に溶解することに基づいています。この場合、ワイヤーの約60％が溶け、残りの40％がガス状になります。溶融物は数百分の１から数ミリメートルの非常に小さな粒子で構成されています。放電量が多すぎるとワイヤ内の金属が完全にガス化してしまいます。噴霧表面に向かう粒子の移動は、爆発中のガスの膨張によるものです。

この方法の利点は、空気置換による酸化がないこと、コーティングの密度が高いこと、密着性が高いことです。欠点としては、材料の選択が制限されること (導電性が必要であること) や、厚いコーティングを形成できないことが挙げられます。

米。 6. 電気パルススプレーの概略図: CH — コンデンサー用の電源、C — コンデンサー、R — 抵抗器、SW — スイッチ、EW — ワイヤー、B — 詳細。

6) レーザースプレー (図 7)。レーザースプレーでは、粉末は供給ノズルを通してレーザービーム上に供給されます。レーザー光線で粉末が溶けてワークピースに塗布されます。シールドガスは酸化に対する保護として機能します。レーザースプレーの応用分野は、スタンピング、曲げ、切断用のツールのコーティングです。

粉末材料は、火炎、プラズマ、レーザー、爆轟スプレーに使用されます。ワイヤーまたはスティック - ガス炎、電気アーク、および電気パルススプレー用。粉末の割合が細かくなるほど、気孔率が小さくなり、密着性が向上し、コーティングの品質が高くなります。各スプレー方法のスプレー面はノズルから少なくとも 100 mm の距離にあります。

米。 7. レーザー スプレー: 1 - レーザー ビーム、2 - 保護ガス、3 - 粉末、4 - 詳細。

溶射部品

コーティングのスプレーが適用されます。

• 部品（ベアリング、ローラー、ギア、ネジ付きゲージを含むゲージ、マシンセンター、ダイス、パンチなど）を強化するための一般的な機械工学。

• 自動車産業では、クランクシャフトとカムシャフト、ブレーキナックル、シリンダー、ピストンヘッドとリング、クラッチディスク、排気バルブのコーティングに使用されます。

• 航空業界では、エンジンのノズルやその他の要素、タービンブレードのカバー、機体のライニングに使用されます。

• 電気技術産業 - コンデンサー、アンテナ反射板のコーティング用。

• 化学および石油化学産業 - バルブおよびバルブシート、ノズル、ピストン、シャフト、インペラ、ポンプシリンダー、燃焼室のカバー、海洋環境で稼働する金属構造物の腐食防止。

• 医学 - オゾン発生器、プロテーゼのスプレー電極用。

• 日常生活の中で - キッチン設備（食器、コンロ）を強化します。