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MICROWAVE PLASMA TORCH, AND MICROWAVE PLASMA THERMAL SPRAYING DEVICE meetings

Patent code P06P004716
File No. TOYO-5032P
Posted date Jan 19, 2007
Application number P2005-180539
Publication number P2007-002273A
Patent number P4719877
Date of filing Jun 21, 2005
Date of publication of application Jan 11, 2007
Date of registration Apr 15, 2011
Inventor
  • (In Japanese)安井 利明
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人豊橋技術科学大学
Title MICROWAVE PLASMA TORCH, AND MICROWAVE PLASMA THERMAL SPRAYING DEVICE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method where a solid raw material powder for thermal spraying is fed, is heated and melted by microwave plasma, and is accelerated, so as to form a film.
SOLUTION: A narrow antenna is installed in a cavity resonator, thus a high electric field is generated at the tip part thereof, and, by dielectric breakdown, the generation of plasma is facilitated. In this way, the plasma is easily generated even in the case of diatomic molecule gas such as of nitrogen in which dielectric breakdown is ordinarily difficult. Further, by using a hollow electrode having a high melting point as the antenna, the generation of the high temperature plasma of ≥1,000°C is made possible, and also, a powder is fed onto the central axis of the plasma, thus its thermal spraying is made possible. Regarding the temperature of the plasma, owing to a thermal pinch action by the flowing of cooled gas around the antenna, the higher temperature plasma can be stably generated.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


金属やセラミックスの厚い膜を高速で成膜する方法としては一般には溶射法が知られている。溶射法は主に溶射原料を融解し、当該融解溶射原料を高速で基材にぶつけて堆積させる方法である。溶射法を用いれば一般に数μm~数mmの厚膜作製が可能である。溶射法としては、直流放電もしくは高周波放電を用いるプラズマ溶射は使用されているが、マイクロ波プラズマを用いたプラズマ溶射は実用化されていない。



一方、マイクロ波を用いたプラズマトーチは、5kW以上の大電力のものは溶解炉用として、空洞共振器の中実のアンテナを用い、その周辺にガスを供給するため、アンテナ先端の下流にしか溶射粒子を供給できず。1.5kW以下の小電力のマイクロ波プラズマトーチは、発光分析装置に利用されている(特許文献1参照)。当該報告では、分析のためにトーチ先端へ溶液試料を投入しているが、溶射のように固体粉末で供給しているものはない。



従来のマイクロ波によるプラズマ生成は、作動ガスをトーチ近傍から供給するため溶射粒子を供給することは困難であったためマイクロ波放電を用いたプラズマ溶射は実用化されていない。



しかし、マイクロ波プラズマにより溶射を行う試みが全くなされていなかったわけではない。方形空洞共振器内にガラス管を設置し、作動ガスと共に溶射粉末をガラス管内に投入して溶射が試みられている(非特許文献1参照)。しかし、当該報告では、窒素ガスを用いて溶射を行っているが、プラズマの温度が300℃と低く、錫のような低融点材料での溶射しか報告されていない。高温が得られないため市場性は低いと考えられる。



【特許文献1】
特開平09-147790号公報
【非特許文献1】
P.Mavromatidis,A.Shaw,A.I.Al-Shamma’s,J.Lucas and W.Lucas, Journal of Materials Processing Technology ,Vol.153―154(2004),294-299

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、マイクロ波プラズマトーチ及びマイクロ波プラズマ溶射装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
プラズマ形成ガスと溶射粒子を空洞共振器の中心に据えられた中空アンテナを通じてその先端に供給し、空洞共振器に投入したマイクロ波でアンテナ先端に強電場を生成させることによりプラズマを発生させ、その熱でもって溶射粒子を溶融し、下流に置かれた基材に吹き付けることにより溶射膜を形成する製造方法。

【請求項2】
 
中空アンテナ内から作動ガスとともにエアロゾル化した溶射粒子を供給することを特徴とする請求項1に記載の溶射法。

【請求項3】
 
外導体である空洞共振器と、この空洞共振器の中心に据えられた耐熱性および熱伝導性に優れた金属で構成された内導体である中空アンテナとを備え、前記中空アンテナを通じてその先端にプラズマ形成ガスを供給するとともに、前記空洞共振器に投入したマイクロ波で前記中空アンテナ先端に強電場を発生させることによりプラズマを発生させることを特徴とするマイクロ波プラズマトーチ。

【請求項4】
 
さらに、前記中空アンテナを囲むようにガラス管を設置してなることを特徴とする請求項3に記載のマイクロ波プラズマトーチ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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15350_01SUM.gif
State of application right Registered
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