JP5983450B2

JP5983450B2 - Molten metal coating equipment

Info

Publication number: JP5983450B2
Application number: JP2013022543A
Authority: JP
Inventors: 泰徳二宮; 寺　亮之介; 亮之介寺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: JP2014152359A

Description

本発明は、金属材料（インゴット）を、直接溶融・配合させ、塗布対象物に塗布する溶融金属塗布装置に関する。 The present invention relates to a molten metal coating apparatus for directly melting and blending a metal material (ingot) and coating a material to be coated.

例えば、熱交換器のチューブ、フィン、ヘッダタンク等には、アルミニウム合金の心材に、ろう材がクラッドされたクラッド材と呼ばれる多層材料が用いられている。このようなクラッド材の製造方法としては、図１に示すように、ＳｉやＺｎ等の材料を添加した板材２、３を、アルミニウムの心材１に、スラブとして重ね合わせ、圧延ロール８で圧延して貼り付けることによって製造される。この方法は、同一条件でクラッド材を多量に生産するのには適しているが、材料配合比を変更する場合や少量である場合にはコスト高となり、また、海外で現地調達をする場合には、設備投資額が大きくなるという問題があった。 For example, a multilayer material called a clad material in which a brazing material is clad on an aluminum alloy core material is used for tubes, fins, header tanks and the like of heat exchangers. As a method for producing such a clad material, as shown in FIG. 1, plate materials 2 and 3 to which materials such as Si and Zn are added are superposed on an aluminum core material 1 as a slab, and rolled with a rolling roll 8. It is manufactured by pasting. This method is suitable for producing a large amount of clad material under the same conditions, but when the material composition ratio is changed or when the amount is small, the cost is high, and when local procurement is made overseas. However, there was a problem that the amount of capital investment was large.

一方、特許文献１には、板状の基材とクラッド層とを固着したクラッドシートの製造装置が開示されている。この装置では、溶融された金属原料を固化させた原料粉末を製造したのち、コールドスプレー装置によって、原料粉末を溶融あるいはガス化させることなく、作動ガスとともに、音速から超音速で固相状態のまま基材に衝突させて、基材に対して原料粉末を圧着させるものである。その後、加熱炉において再度溶融、焼結が行われてクラッドシートが製造される。このような製造方法では、原料粉末の製造や加熱工程などの余分な工程が発生してコスト高になってしまう。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a clad sheet manufacturing apparatus in which a plate-like base material and a clad layer are fixed. In this device, after producing a raw material powder obtained by solidifying a molten metal raw material, a cold spray device does not melt or gasify the raw material powder, and it remains in a solid state from sonic to supersonic with a working gas. The raw material powder is pressed against the base material by colliding with the base material. Thereafter, the clad sheet is manufactured by melting and sintering again in a heating furnace. In such a production method, extra steps such as production of raw material powder and a heating step are generated, resulting in an increase in cost.

その他、特許文献１に示されるようなコールドスプレー装置以外にも、固相粒子を溶射ジェット流に噴射・溶融させて皮膜を形成する表面処理法は、多く知られているが、固相粒子の生成にコストがかかる上に、固相粒子の粒径分布にむらがあって、小粒粒子は気化して歩留まりを悪化させるとともに、大粒粒子は一部溶融せず残り、不均一な溶射皮膜を生成させたりするものであった。 In addition to the cold spray device shown in Patent Document 1, many surface treatment methods for forming a film by spraying and melting solid phase particles in a thermal spray jet flow are known. In addition to the cost of production, the particle size distribution of the solid phase particles is uneven, the small particles vaporize and deteriorate the yield, and the large particles remain partially unmelted, producing a non-uniform spray coating It was something to let you.

特開２００９−２７０１６８号公報JP 2009-270168 A

本発明は、上記問題に鑑み、金属材料（インゴット）を、直接溶融・配合させ、塗布対象物に、金属材料粒子が固化するのを防止して、溶融状態で吹き付ける溶融金属塗布装置を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a molten metal coating apparatus that directly melts and blends a metal material (ingot), prevents the metal material particles from solidifying on an object to be coated, and sprays the material in a molten state. Is.

上記問題を解決するために、本発明は、インゴットそのものをタンクで直接溶融・配合させるとともに、そのままノズルに搬送して溶融状態で噴射して噴霧化し、かつ、噴霧化した微粒子を、スクリーンガス流で包み込んで溶融状態に保ちながら基材に吹付けることを特徴とするものである。
そして、請求項１の発明は、金属材料を溶融させるタンク（５）と、前記タンク（５）で溶融した溶融金属を噴射させるノズル（１０）を具備する、溶融金属の塗布装置であって、前記ノズル（１０）が、ガス流（２４）を噴射する噴射ノズル部（２１）と、
前記タンク（５）で溶融した溶融金属を溶融させたまま搬送して、前記噴射ノズル部（２１）から噴射したガス流（２４）によって、前記溶融金属を溶融状態で噴霧化させる噴霧ノズル部（２２）と、噴霧化した前記溶融金属の微粒子を、高温のスクリーンガス流（２５）で包み込んで該微粒子を溶融状態に保ちながら基材（１）に吹付けるようにした、スクリーンガス流（２５）を発生するスクリーンガスノズル部（２３）からなり、さらに、前記溶融金属の微粒子が吹き付けられた基材（１）の搬送方向下流に向かって順に、エアカーテン（９）、及び、塗布後の基材を圧延する圧延ローラ（８）を具備する溶融金属の塗布装置である。 In order to solve the above problems, the present invention melts and blends an ingot itself directly in a tank, transports it as it is to a nozzle, sprays it in a molten state, atomizes it, and atomizes the fine particles into a screen gas stream. And is sprayed onto the base material while being kept in a molten state.
The invention of claim 1 is a molten metal coating apparatus comprising a tank (5) for melting a metal material and a nozzle (10) for injecting molten metal melted in the tank (5). An injection nozzle (21) for injecting a gas flow (24) by the nozzle (10);
A spray nozzle unit (a) that transports the molten metal melted in the tank (5) in a molten state and atomizes the molten metal in a molten state by a gas flow (24) sprayed from the spray nozzle unit (21). 22) and the atomized fine particles of the molten metal wrapped in a hot screen gas flow (25) and sprayed onto the substrate (1) while keeping the fine particles in a molten state (25). ) Generating screen gas nozzle part (23), and further, in order toward the downstream in the transport direction of the substrate (1) on which the fine particles of the molten metal are sprayed, and the base after coating. Material is a coating apparatus for molten metal you includes a rolling roller for rolling (8).

金属材料を溶融させて、プラズマジェットなどの高温ガスでノズルから溶融状態で噴射後、金属材料の融点以上（例えば＋５０°以上）の高温スクリーンガス流で、塗布対象物まで溶融状態で搬送し、吹き付けることができる。これにより、ノズル噴射即時に、金属材料粒子が固化するのを防止して、塗布対象物まで溶融状態で吹き付けることができ、塗布面を緻密で平坦にすることができる。そのため、材料加工費を低減できるとともに、インゴットと呼ばれる金属の塊を溶融し、そのまま吹き付けので、材料配合比変更に迅速に対応でき、少量生産にも効率よく対応することができる。 After the metal material is melted and injected in a molten state from a nozzle with a high-temperature gas such as a plasma jet, it is conveyed in a molten state to a coating object with a high-temperature screen gas flow above the melting point of the metal material (eg + 50 ° or more) Can be sprayed. Thereby, it is possible to prevent the metal material particles from solidifying immediately after the nozzle is jetted, and to spray the object to be coated in a molten state, and the coated surface can be made dense and flat. Therefore, the material processing cost can be reduced, and a lump of metal called an ingot is melted and sprayed as it is, so that it is possible to respond quickly to a change in the material blending ratio and efficiently cope with small-scale production.

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol attached | subjected above is an example which shows a corresponding relationship with the specific embodiment as described in embodiment mentioned later.

クラッド材の製造における従来技術を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the prior art in manufacture of a clad material. 本発明の第１実施形態の模式的説明図である。It is a typical explanatory view of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態のノズルの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the nozzle of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態の作動原理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the principle of operation of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１〜３実施形態のスプレーの状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the spray of 1st-3rd embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態のノズルによるスプレーパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the spray pattern by the nozzle of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態のノズルによるスプレー膜厚分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the spray film thickness distribution by the nozzle of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態のノズルによるスプレーパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the spray pattern by the nozzle of 5th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted.

（第１実施形態）
第１実施形態を、図２〜４を参照して説明する。第１実施形態は、アルミニウム合金の心材１（コイル材）に、ろう材２がクラッドされたクラッド材と呼ばれる多層材料４に、本発明を適用した場合の実施形態であるが、これに限定されることなく、溶融状態で塗布する場合に適用することができる。また、本発明は、溶融した溶融金属を噴射させるノズル１０に、高温高圧のガス流２４によって、アトマイズ法により溶融金属を溶融状態で噴霧化させるものである。この高温高圧のガス流２４として、本実施形態では、高温のプラズマジェットを使用しているが、セラミックスヒータやマイクロ波などで６００°Ｃ以上の高熱に加熱した加熱ガスであっても構わない。 (First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. The first embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a multilayer material 4 called a clad material in which a brazing material 2 is clad with an aluminum alloy core material 1 (coil material), but is not limited thereto. It can apply, when applying in a molten state, without. Further, according to the present invention, the molten metal is atomized in the molten state by the atomizing method to the nozzle 10 for injecting the molten metal by the high-temperature and high-pressure gas flow 24. In this embodiment, a high-temperature plasma jet is used as the high-temperature and high-pressure gas flow 24. However, a heated gas heated to a high heat of 600 ° C. or higher by a ceramic heater or microwave may be used.

図２の模式図により、まず全体構成について述べる。本実施形態では、熱交換器のチューブ、ヘッダタンク、フィンなどを形成するためのクラッド材の場合を、例示として挙げて説明する。ろう材は、アルミシリカ（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材に、亜鉛（Ｚｎ）を耐食性のために添加したものであるが、これに限定されるものではない。これらの原料となる金属材料は、るつぼとしてのタンク５に、インゴットのまま、微量添加元素とともに投入され配合される。タンク５は、誘導加熱などにより、溶融させる熱量を付与し、内部には攪拌機構６が存在する。 The overall configuration will be described first with reference to the schematic diagram of FIG. In the present embodiment, a case of a clad material for forming a tube, a header tank, a fin and the like of a heat exchanger will be described as an example. The brazing material is obtained by adding zinc (Zn) to an aluminum silica (Al—Si) based brazing material for corrosion resistance, but is not limited thereto. These raw material metal materials are put into a tank 5 serving as a crucible as an ingot together with a trace amount of additive elements and blended. The tank 5 imparts an amount of heat to be melted by induction heating or the like, and a stirring mechanism 6 exists inside.

溶融した溶融金属は、溶融状態でノズル１０に搬送することができるように、配管７には、搬送溶融金属がアルミ系の場合には６００°以上に保つ保温機構が設置されている。配管搬送中に固化しないように高周波加熱している。また、配管材材質には融点が溶融金属材料以上であるものを材質を選定し、Ａｌと結合しにくい金属材料もしくは、結合しないセラミックスを単独もしくは複合して使用する必要がある。また、配管搬送中の高周波加熱により溶融金属自体を加熱するのか、配管を加熱するのかも考慮して材質を選定する。インゴットと呼ばれる金属の塊を直接溶融し、そのまま吹き付けので、材料配合比変更に迅速に対応でき、少量生産にも効率よく対応することができる。 In order that the molten metal which has been melted can be transported to the nozzle 10 in a molten state, the pipe 7 is provided with a heat retaining mechanism that keeps it at 600 ° or more when the transported molten metal is aluminum. High-frequency heating is performed so that the pipe is not solidified during conveyance. In addition, it is necessary to select a pipe material having a melting point equal to or higher than that of the molten metal material, and use a metal material that is difficult to bond to Al or a ceramic that does not bond alone or in combination. In addition, the material is selected in consideration of whether the molten metal itself is heated by high-frequency heating during pipe conveyance or whether the pipe is heated. Since a lump of metal called an ingot is directly melted and sprayed as it is, it is possible to respond quickly to changes in the material composition ratio and to efficiently respond to small-volume production.

次に、ノズルの構造とプラズマ溶射の原理を図３、４により説明する。図４に示すように、プラズマ溶射は、プラズマガンの電極間に数十Ｖの電圧を印加することで、直流アークを発生させ、そこにアルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）などの不活性ガスを流すことで、ガスが電離しプラズマ化させるものである。そのプラズマガスは、急速に熱膨張してプラズマ溶射ガンからプラズマジェットとなって噴出する。このプラズマジェット内に原料粉末を入れ込むと、それが溶融され、基材（ここでは心材としてのコイル材１）に溶融状態で付着し、付着後再度固化して皮膜を形成する。 Next, the nozzle structure and the principle of plasma spraying will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, in plasma spraying, a voltage of several tens of volts is applied between electrodes of a plasma gun to generate a direct current arc, and an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N2). Is used to ionize the gas and turn it into plasma. The plasma gas rapidly expands and is ejected from the plasma spray gun as a plasma jet. When the raw material powder is put into the plasma jet, it is melted and adheres to the base material (here, the coil material 1 as the core material) in a molten state, and then solidifies again to form a film.

図３を参照して、ノズル１０の構造を詳説する。ノズル１０は、噴射ノズル部２１、噴霧ノズル部２２、スクリーンガスノズル部２３から構成されている。噴射ノズル部２１においては、タングステン（Ｗ）陰極１１に対して、銅（Ｃｕ）の陽極１２の間で電界がかけられ、その間に０．４ＭＰａ〜１ＭＰａ程度の圧力のＡｒ（Ｎ２、Ｈｅ、Ｈ２などでもよい）を通過させる。陰極１１と陽極１２間にパルス波で電界をかけてもよい。また、高周波やマイクロ波でプラズマを発生させてもよい。そして、陰極１１と陽極１２間を通過したガスはプラズマ化して熱膨張で２００気圧以上の高圧となって、噴射ノズル２１の開口１４から、高温プラズマジェットのガス流２４として噴出する。このガスは、少なくともアトマイズする金属材料の溶融温度以上の高温（融点の５０°以上）である必要がある。好ましくは、６００〜１０００°Ｃ程度の範囲が好ましいが、１０００°Ｃ以上であってもよい。このジェット流の流速は、一例として、１００〜１０００ｍ／ｓに達する。銅陽極１２およびタングステン陰極１１は、内部に冷却水１３を流し、冷却されている。 The structure of the nozzle 10 will be described in detail with reference to FIG. The nozzle 10 includes an injection nozzle portion 21, a spray nozzle portion 22, and a screen gas nozzle portion 23. In the injection nozzle unit 21, an electric field is applied between the copper (Cu) anode 12 and the tungsten (W) cathode 11, and Ar (N2, He, H2) having a pressure of about 0.4 MPa to 1 MPa is applied therebetween. Etc.). An electric field may be applied between the cathode 11 and the anode 12 with a pulse wave. Further, plasma may be generated by high frequency or microwave. The gas passing between the cathode 11 and the anode 12 is turned into plasma and becomes a high pressure of 200 atm or more due to thermal expansion, and is ejected from the opening 14 of the injection nozzle 21 as a gas flow 24 of a high-temperature plasma jet. This gas needs to be at least a high temperature (melting point of 50 ° or more) higher than the melting temperature of the metal material to be atomized. Preferably, the range of about 600 to 1000 ° C is preferable, but it may be 1000 ° C or more. As an example, the jet flow velocity reaches 100 to 1000 m / s. The copper anode 12 and the tungsten cathode 11 are cooled by flowing cooling water 13 therein.

高温プラズマジェットのガス流２４の中心軸Ｏに対して、タンク５で溶融された溶融金属は、溶融状態で噴霧ノズル部２２の投入口１５に導入される。噴霧ノズル部２２の投入口１５から、ガス流２４に向けて溶融状態で投入される。投入口１５は、好ましくは、中心軸Ｏ周りに複数個設置すると良い。ガス流の噴射方向軸Ｏに対して、噴霧ノズルの開口１４から吹き出す溶融金属の投入方向Ｘと交差する入射角度θは、図３の図示のように測って４５°〜１３５°の範囲内にあることが良好な噴霧化の上で重要である。ノズル１０から噴射した溶融金属粒は、平均粒径１０μｍ以下の微粒子となることが良好皮膜形成上好ましい。噴霧ノズル部２２は、耐熱セラミックスで構成されている。溶融状態で噴霧ノズル部２２の投入口１５に導入される溶融金属は、ベンチュリ効果により吸出してもよいが、加圧して投入口１５からガス流２４に向けて投入してもよい。 With respect to the central axis O of the gas flow 24 of the high-temperature plasma jet, the molten metal melted in the tank 5 is introduced into the inlet 15 of the spray nozzle part 22 in a molten state. It is charged in a molten state from the charging port 15 of the spray nozzle portion 22 toward the gas flow 24. A plurality of input ports 15 are preferably installed around the central axis O. The incident angle θ intersecting the injection direction X of the molten metal blown from the opening 14 of the spray nozzle with respect to the injection direction axis O of the gas flow is measured within the range of 45 ° to 135 ° as shown in FIG. It is important for good atomization. The molten metal particles ejected from the nozzle 10 are preferably fine particles having an average particle size of 10 μm or less in view of forming a good film. The spray nozzle part 22 is comprised with the heat resistant ceramics. Molten metal introduced into the inlet 15 of the spray nozzle portion 22 in a molten state may be sucked out by the venturi effect, but may be pressurized and supplied from the inlet 15 toward the gas flow 24.

周知のプラズマ溶射技術では、投入口１５に固相粒子の粉末材を投入しているが、本実施形態では、溶融状態で噴霧ノズル部２２の投入口１５に導入している。固相粒子の生成にコストがかかる上に、固相粒子の粒径分布にむらがあって、小粒粒子は気化して歩留まりを悪化させるとともに、大粒粒子は一部溶融せず残り、不均一な溶射皮膜を生成させたりするが、本実施形態ではこのようなことがない。 In the known plasma spraying technique, a powder material of solid phase particles is introduced into the inlet 15, but in this embodiment, it is introduced into the inlet 15 of the spray nozzle portion 22 in a molten state. In addition to the cost of generating solid-phase particles, the particle size distribution of the solid-phase particles is uneven, the small particles vaporize and deteriorate the yield, and the large particles remain partially unmelted and uneven. A thermal spray coating is generated, but this is not the case in this embodiment.

次に、スクリーンガスノズル部２３について述べる。本実施形態は、噴霧ノズル部２２の投入口１５に溶融状態で搬送して液相状態で噴射して噴霧化し、かつ、噴霧化した微粒子を、スクリーンガス流で包み込んで溶融状態に保ちながら基材に吹付けるものである。スクリーンガス流２５を発生するスクリーンガスノズル部２３により、噴霧化した溶融金属の微粒子を、高温のスクリーンガス流２５で包み込んで微粒子を溶融状態に保ちながら、基材（心材としてのコイル材）１に吹付けるようにしている。噴霧化した液相微粒子は、ガス流２４内部に存在する限り液相を保つことができるが、ガス流２４から外れた途端固化してしまうので、高温のスクリーンガス流２５で、ガス流２４から液相微粒子が、はじき飛ばされないように包み込むものである。 Next, the screen gas nozzle part 23 will be described. In this embodiment, the atomized fine particles are transported to the inlet 15 of the spray nozzle portion 22 in a molten state, sprayed in a liquid phase and atomized, and the atomized fine particles are wrapped in a screen gas flow and kept in a molten state. It sprays on the material. The atomized molten metal fine particles are encased in the high-temperature screen gas flow 25 by the screen gas nozzle portion 23 that generates the screen gas flow 25, and the fine particles are kept in a molten state, while the substrate (coil material as a core material) 1 is applied. I try to spray. The atomized liquid phase fine particles can maintain the liquid phase as long as they are present in the gas flow 24, but solidify as soon as they deviate from the gas flow 24. The liquid phase fine particles are wrapped so as not to be repelled.

スクリーンガス流２５として、スクリーンガスノズル部２３の開口１６から吹き出すガスとしては、Ｎ２などの不活性ガスを酸化抑制ガスとして使用し、溶融金属が溶融状態を保てるように、融点以上（この実施形態の場合には６００°Ｃ以上）に加熱する必要がある。スクリーンガスノズル部２３の開口１６は、噴射ノズル２１の開口１４の形状や、噴霧ノズル部２２の投入口１５の配置位置形状に合わせて、円環状や扁平状に形成されている。 As the gas blown out from the opening 16 of the screen gas nozzle portion 23 as the screen gas flow 25, an inert gas such as N2 is used as an oxidation-inhibiting gas, and the melting point or higher (in this embodiment) In this case, it is necessary to heat to 600 ° C. or higher. The opening 16 of the screen gas nozzle portion 23 is formed in an annular shape or a flat shape according to the shape of the opening 14 of the injection nozzle 21 and the arrangement position shape of the inlet 15 of the spray nozzle portion 22.

本実施形態によれば、高温のスクリーンガス流２５があるので、噴霧化された金属粒子の固化は防止されるので、液相微粒子は１０μｍ以下の微粒子のまま、基材に液相状態で到達し、基材表面にべったりと密着して、緻密な皮膜を形成することができる。高温のスクリーンガス流２５がないと、どうしても固化した不揃いの粒径固相粒子が混在してしまい付着時に弾き飛ばされたりして密着性を悪化させることとなる。不揃いの粒径固相粒子が混在すると、熱伝導率にむらが生じ好ましくない。 According to the present embodiment, since there is a high-temperature screen gas flow 25, solidification of the atomized metal particles is prevented, so that the liquid-phase fine particles reach the substrate in a liquid-phase state with fine particles of 10 μm or less. And it can adhere to the surface of the substrate and form a dense film. Without the high-temperature screen gas flow 25, solid particles with irregularly-arranged particle diameters are inevitably mixed, and the particles are blown off at the time of adhesion to deteriorate the adhesion. It is not preferable that solid phase particles having irregular particle sizes are mixed, resulting in uneven thermal conductivity.

付着した溶融金属は、凝固熱による基材への熱ダメージを軽減させる必要がある。そこで、エアーブロー機構や、図２に示すような、水冷の圧延ロール８を設置して、熱ダメージを緩和させると良い。水冷ローラは、回転軸を二層構造にして流入、流出させて冷却水を循環させる。水冷の圧延ロール８を、基材の溶射位置に近接設置する場合は、飛び散った粒子が、圧延ローラに再付着しないように、エアカーテン９又は板材などで遮断しておく必要がある。 The adhered molten metal needs to reduce thermal damage to the substrate due to heat of solidification. Therefore, an air blow mechanism or a water-cooled rolling roll 8 as shown in FIG. The water cooling roller circulates the cooling water by flowing in and out of the rotating shaft with a two-layer structure. When the water-cooled rolling roll 8 is installed close to the spraying position of the base material, it is necessary to block the scattered particles with an air curtain 9 or a plate material so that the particles do not reattach to the rolling roller.

本実施形態の塗布装置においては、基材は、アルミニウムのコイル材１であり、送りローラと巻き取りローラでテンションをかけて、５０〜４００ｍ／分の高速で移送されている。コイル材１の移送速度が、このように高速であるので、ノズル１０は幅方向にスキャンできず、付着に際してはやや中央部が盛り上がってしまい、膜厚の均一性を確保する必要がある。このため、圧延によって膜厚をより均一化させる。水冷の圧延ロール８で圧延すれば、圧延で全幅に亘って所定膜厚に加工できるとともに、凝固熱による基材への熱ダメッジを解消することができる。コイル材１にはテンションがかかっているため、３００°Ｃ以上の高温になると塑性変形を引き起こすことになるので、水冷の圧延ロール８に限定されることなく、その他の冷却手段により溶融金属の溶射直後の冷却は必要である。 In the coating apparatus of the present embodiment, the base material is the coil material 1 made of aluminum, and is transferred at a high speed of 50 to 400 m / min with tension applied by a feed roller and a take-up roller. Since the transfer speed of the coil material 1 is such a high speed, the nozzle 10 cannot scan in the width direction, and the center portion rises slightly during the attachment, and it is necessary to ensure the uniformity of the film thickness. For this reason, a film thickness is made more uniform by rolling. If it rolls with the water-cooled rolling roll 8, while being able to process into a predetermined film thickness over the whole width | variety, the heat damage to the base material by a solidification heat can be eliminated. Since the coil material 1 is under tension, plastic deformation is caused at a high temperature of 300 ° C. or higher. Therefore, the coil material 1 is not limited to the water-cooled rolling roll 8, and the molten metal is sprayed by other cooling means. Immediate cooling is necessary.

（第２実施形態）
第２実施形態は、ガス流２４が、第１実施形態のプラズマジェットの代わりに、その他の高温ガス流発生手段で発生させた実施形態である。この場合、温度が６００℃以上で、高速ガス流が形成できれば、周知の手段でもかまわない。例えば、熱セラミックヒーター等で加熱した高温ガス（Ｎ２、Ａｒ等の）酸化させないガスで加熱することが可能である。この場合、微粒を形成するために、一定以上のガス流速が必要である。ガスの高温加熱のためには配管長を増加させれば良い。融点の低い金属の溶射の場合には、フィラメント加熱であっても可能である。その他の構成、作用効果は、第１実施形態と同様である。 (Second Embodiment)
The second embodiment is an embodiment in which the gas flow 24 is generated by other hot gas flow generation means instead of the plasma jet of the first embodiment. In this case, a known means may be used as long as the temperature is 600 ° C. or higher and a high-speed gas flow can be formed. For example, it is possible to heat with a high-temperature gas (such as N 2 or Ar) heated by a thermal ceramic heater or the like and not oxidized. In this case, a gas flow rate of a certain level or more is necessary to form fine particles. In order to heat the gas at a high temperature, the pipe length may be increased. In the case of thermal spraying of a metal having a low melting point, filament heating is also possible. Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

(第３実施形態)
第３実施形態は、図５に示すように、第１、２実施形態において、ガス流２４内に固相粒子を噴出させる流入ノズル２６を追加設置させたものである。その他の構成、作用効果は、第１、２実施形態と同様である。この場合には、固相粒子が、高熱の液相溶融金属の付着に際して、熱ダメージを緩和させる効果が得られる。流入ノズル２６から噴出させる固相粒子は、所定の平均粒子径の範囲に分級した固相粒子粉末を噴射して流入させる必要がある。粒子径を所定の平均粒子径の範囲に分級すれば、付着までに溶融させることができ、また、付着時に固相が残ったとしてもほぼ均一粒径で分布させることができるので、熱伝導性を悪化させることはない。 (Third embodiment)
As shown in FIG. 5, in the third embodiment, an inflow nozzle 26 that ejects solid phase particles into the gas flow 24 is additionally installed in the first and second embodiments. Other configurations and operational effects are the same as those in the first and second embodiments. In this case, it is possible to obtain an effect of mitigating thermal damage when the solid phase particles adhere to the high-temperature liquid-phase molten metal. The solid phase particles ejected from the inflow nozzle 26 need to be injected by injecting solid phase particle powder classified into a predetermined average particle diameter range. If the particle size is classified into the range of the predetermined average particle size, it can be melted before adhesion, and even if a solid phase remains at the time of adhesion, it can be distributed with a substantially uniform particle size, so that thermal conductivity Will not worsen.

(第４、５実施形態)
第４実施形態は、図６に示すように、第１、２実施形態において、ガス流２４、クリーンガス流２５を扁平状にして吹き付けパターンを幅方向に広げた実施形態である。このようにするため、噴射ノズル部の開口１４の形状や、クリーンガスノズル部２３の開口１６形状を、基材の幅方向に扁平にしている。ここで扁平とは、楕円形状、長穴形状、スリット穴形状などを含む。第１実施形態では、一般的プラズマ溶射で行うような中心部を狙う焦点化とは異なり、ガス流は平行流になるようにプラズマ溶射を行う。これに加えて、噴射ノズル部の形状やクリーンガスノズル部形状を、基材の幅方向に扁平にして、吹き付けパターンが、幅方向に広がるようになっている。これにより、図７にみられるように膜厚一定が実現される。第５実施形態は、図８に示すように、第１、２実施形態において、ノズル２１が、基材の幅方向に複数個設置されて開口１４からの吹き付けパターンが、幅方向に広がるようになっている。作用効果は、第４実施形態と同様である。 (Fourth and fifth embodiments)
As shown in FIG. 6, the fourth embodiment is an embodiment in which, in the first and second embodiments, the gas flow 24 and the clean gas flow 25 are flattened and the spray pattern is widened in the width direction. In order to do this, the shape of the opening 14 of the injection nozzle part and the shape of the opening 16 of the clean gas nozzle part 23 are flattened in the width direction of the substrate. Here, the flat shape includes an elliptical shape, a long hole shape, a slit hole shape, and the like. In the first embodiment, the plasma spraying is performed so that the gas flow becomes a parallel flow, unlike the focusing aiming at the central part as in the general plasma spraying. In addition to this, the shape of the injection nozzle part and the shape of the clean gas nozzle part are flattened in the width direction of the base material so that the spray pattern spreads in the width direction. Thereby, a constant film thickness is realized as seen in FIG. As shown in FIG. 8, in the fifth embodiment, in the first and second embodiments, a plurality of nozzles 21 are installed in the width direction of the substrate so that the spray pattern from the opening 14 spreads in the width direction. It has become. The effect is the same as that of 4th Embodiment.

１基材、コイル材
５タンク
１０ノズル
２１噴射ノズル部
２２噴霧ノズル部
２３スクリーンガスノズル部
２４ガス流
２５スクリーンガス流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material, coil material 5 Tank 10 Nozzle 21 Injection nozzle part 22 Spray nozzle part 23 Screen gas nozzle part 24 Gas flow 25 Screen gas flow

Claims

金属材料を溶融させるタンク（５）と、前記タンク（５）で溶融した溶融金属を噴射させるノズル（１０）を具備する、溶融金属の塗布装置であって、前記ノズル（１０）が、
ガス流（２４）を噴射する噴射ノズル部（２１）と、
前記タンク（５）で溶融した溶融金属を溶融させたまま搬送して、前記噴射ノズル部（２１）から噴射したガス流（２４）によって、前記溶融金属を溶融状態で噴霧化させる噴霧ノズル部（２２）と、
噴霧化した前記溶融金属の微粒子を、高温のスクリーンガス流（２５）で包み込んで該微粒子を溶融状態に保ちながら基材（１）に吹付けるようにした、スクリーンガス流（２５）を発生するスクリーンガスノズル部（２３）からなり、
さらに、前記溶融金属の微粒子が吹き付けられた基材（１）の搬送方向下流に向かって順に、エアカーテン（９）、及び、塗布後の基材を圧延する圧延ローラ（８）を具備する溶融金属の塗布装置。 A molten metal coating apparatus comprising a tank (5) for melting a metal material and a nozzle (10) for injecting molten metal melted in the tank (5), wherein the nozzle (10)
An injection nozzle part (21) for injecting a gas flow (24);
A spray nozzle unit (a) that transports the molten metal melted in the tank (5) in a molten state and atomizes the molten metal in a molten state by a gas flow (24) sprayed from the spray nozzle unit (21). 22)
A screen gas flow (25) is generated in which the atomized fine particles of the molten metal are encased in a high-temperature screen gas flow (25) and sprayed onto the substrate (1) while keeping the fine particles in a molten state. It consists of a screen gas nozzle part (23),
Furthermore, the sequentially toward a conveyance direction downstream of the fine particles blown substrate of molten metal (1), an air curtain (9), and, you comprises a rolling roller for rolling the substrate after coating (8) Molten metal applicator.

前記ガス流（２４）及び前記スクリーンガス流（２５）の温度は、溶融させる金属材料の融点以上であることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の塗布装置。 The molten metal coating apparatus according to claim 1, wherein the temperature of the gas flow (24) and the screen gas flow (25) is equal to or higher than the melting point of the metal material to be melted.

前記ガス流は、プラズマガス流又は加熱ガス流であることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融金属の塗布装置。 The molten metal coating apparatus according to claim 1, wherein the gas flow is a plasma gas flow or a heated gas flow.

前記噴霧ノズルから吹き出す前記溶融金属の投入位置は、複数個所あることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶融金属の塗布装置。 4. The molten metal coating apparatus according to claim 1, wherein there are a plurality of positions where the molten metal blown out from the spray nozzle is introduced. 5.

前記ガス流の噴射方向軸（Ｏ）に対して、前記噴霧ノズルから吹き出す前記溶融金属の投入方向（Ｘ）と交差する入射角度(θ)は、４５°〜１３５°の範囲内にあることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶融金属の塗布装置。 The incident angle (θ) intersecting the injection direction (X) of the molten metal blown from the spray nozzle with respect to the injection direction axis (O) of the gas flow is in the range of 45 ° to 135 °. The molten metal coating apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is a molten metal coating apparatus.

金属材料を溶融させる前記タンク（５）の内部に、撹拌機構（６）を有し、前記金属材料及び微量添加元素を添加することで、組成変更が可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の溶融金属の塗布装置。 The tank (5) for melting the metal material has a stirring mechanism (6), and the composition can be changed by adding the metal material and a trace amount of added elements. 6. The molten metal coating apparatus according to claim 1.

前記圧延ローラの内部には、冷却媒体が循環することを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の塗布装置。 The molten metal coating apparatus according to claim 1 , wherein a cooling medium circulates inside the rolling roller.

前記噴射ノズル部の開口（１４）の形状が、基材の幅方向に扁平であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の溶融金属の塗布装置。 The molten metal coating apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the shape of the opening (14) of the spray nozzle portion is flat in the width direction of the base material.

前記ノズルが、基材の幅方向に複数個設置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の溶融金属の塗布装置。 The nozzle, the molten metal of the coating apparatus according to any one of claims 1, characterized in that it is a plurality placed in the width direction of the substrate 8.