固相粉末涂敷装置及涂敷方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及向配置于真空状态的涂敷腔体的内部的基材喷射及涂敷固相粉末的装置及方法，更详细地，涉及可将吸入处于大气压状态的气体的吸入气体和由气体供给装置供给的供给气体一同用作上述固相粉末的输送气体的固相粉末涂敷装置及方法。
【背景技术】
[0002]在真空状态下，将固相粉末喷射及涂敷在基材的传统方法有真空等离子喷射(VPS, vacuum plasma spray)、真空冷涂敷(vacuum cold spray)、气溶胶沉积(AD，aerosoldeposit1n)等。如上所述的以往的方法在将规定数量的固相粉末连续且顺畅地供给于输送管并进行喷射上存在系统方面的困难，因此，难以体现均匀厚度的涂敷薄膜或涂敷厚膜，尤其存在难以在三维形状的基材形成均匀的涂敷膜的问题。
[0003]在真空状态下，在向基材喷射固相粉末来涂敷的技术中，为了形成均匀质量的涂敷层，则需要可向输送管定量供给定量固相粉末，且需要连续维持这种定量供给的状态。
[0004]图6为US7153567的图1。如图6所示，在以往的气溶胶沉积方法(US7 153567(composite structure and method and apparatus for forming the same)，以下称作“现有技术I”)中，由于使用向装有粉末的腔体的内部提供压缩气体来气溶胶化，从而向输送管供给被气溶胶化的粉末的方式，因此，粉末借助压缩气体不规则地飞散，从而无法向输送光定量供给定量粉末。
[0005]用于解决如这种现有技术I的固相粉末非定量供给的问题，韩国特许登录第10-1228004“复合结构物形成方法、制备粒子及复合结构物形成系统(PCT/JP2009/054344;EP2264222，以下称作“现有技术2”)中，公开将制备粒子收容于收容机构并进行气溶胶化来向输送管供给的改善的方法。
[0006]但是，如上述“现有技术2(EP2264222)”的特许说明书中所附的图21至图30所示，即使粉末在装有制备粒子的收容机构及定量供给机构自身被定量供给，但如相同说明书中的图16所示，如同“现有技术I”，通过向气溶胶化机构供给粉末，最终，粉末处于只得以不规则及非定量性地输送的状态。图7为EP2264222的图16。
[0007]在真空状态下，在向基材涂敷固相粉末的组装置适用上述现有技术I及现有技术2的技术的情况下，由于当启动涂敷装置时，收容有固相粉末的腔体或收容机构处于真空状态，因此，固相粉末以不规则的方式被输送管所吸收，从而难以向输送管供给定量的粉末。
[0008]图8为US6759085的图1。如图8所示，在美国特许登录US6759085( “Method andapparatus for low pressure cold spraying;以下称作“现有技术3”)技术也在启动涂敷装置时，因固相粉末供给器(feeder)自身维持真空状态，而难以向输送管供给定量的粉末，从而难以使涂敷于基材的涂敷厚度体现为规定的厚度，尤其，更难以将厚度调节为千分尺水平。
[0009]图9为US20110104369的图2。在如图9所示的US2011/0104369(“Apparatus andmethod for continuous powder coating”，以下称作“现有技术4”)中，由于固相粉末供给部的一侧被大气压开放，因此，与在上述现有技术I至现有技术3中提供的粉末供给方式相比，具有相对地更加以定量及有规则地提供粉末的特征。
[0010]图10为US2013/0192519的图1。如图10所示，在韩国特许登录第10-1065271“固相粉末涂敷装置” (PCT/KR2010/006889；US2013/0192519；以下称作“现有技术5” )中，通过将输送管一侧开放于大气压的状态，从而与现有技术4中提供的粉末供给方式相比，具有更加以定定量及有规则地提供粉末的特征。只是，当启动涂敷装置时，需要改善不均匀的固相粉末的吸入量问题。并且，上述现有技术5并非如同以往通过供给压缩空气来输送固相粉末，而是以将空气吸入部和固相粉末供给部相连通后吸入的空气和固相粉末相混合的状态来向输送管供给，这是利用将分块室与输送管相连通来输送、喷射固相粉末的方式的技术。并且，上述现有技术5为根据任意的空气吸入流量、喷射喷嘴的截面积、涂敷腔体的真空压力及真空(chocking)条件来决定可在输送管流动的输送气体的流量，由此决定输送管的压力，从而通过真空腔体的内部的喷射喷嘴来喷射固相粉末的技术。只是，在上述现有技术5中可能发生仅通过被吸入的空气流量无法控制最终输送气体的喷射速度条件的情况。因此，需要仅以被吸入的空气流量难以控制的喷射速度条件也可以控制的装置及方法。
[0011]S卩，如上所属，需要起到如下作用的固相粉末涂敷装置及涂敷方法。即，向输送管定量供给固相粉末，且连极少的量也以连续并细微调节的方式供给，并且，以与任意的喷射喷嘴截面积及涂敷腔体内部的压力相对应的方式，将向涂敷腔体内部喷射的输送气体的速度表达为亚音速至超音速，由此，以符合固相粉末的所需喷射速度条件的方式调节输送气体的速度，从而可根据固相粉末及基材种类的特性来使涂敷质量保持恒定，并可将涂敷厚度体现为恒定。
【发明内容】
[0012]技术问题
[0013]本发明的目的在于，提供固相粉末涂敷装置及涂敷方法，上述固相粉末涂敷装置及涂敷方法可使定量的固相粉末与吸入气体一同顺畅地输送，并且，并用通过气体供给装置向输送管的内部供给的供给气体，并以符合任意的喷射速度条件的方式调节上述输送管的内部的压力，由此，在仅以吸入气体的流量无法控制最终输送气体的喷射速度条件的情况下，也可调节输送气体的喷射速度。
[0014]解决问题的手段
[0015]本发明提供固相粉末涂敷装置，本发明的固相粉末涂敷装置的特征在于，包括:输送管10，用于提供固相粉末4的输送通道;气体供给管15，用于在气体供给装置20供给的供给气体的流路;喷射喷嘴30，与上述输送管10或气体供给管20的末端相结合;涂敷腔体40，用于收容上述喷射喷嘴30;固相粉末供给部(未图示)，用于向上述输送管10供给在维持大气压状态的环境中收容的固相粉末4;以及压力调节装置50，用于调节上述涂敷腔体40的内部压力，借助通过驱动上述压力调节装置50而形成的上述涂敷腔体40的负压，处于大气压状态的气体被上述输送管10吸入，从而使吸入气体I和供给气体2—同被用作固相粉末4的输送气体3，上述输送管10和气体供给管15分别使第一区间10a、15a、第二区间10b、15b及第三区间10c、15c依次连续形成，并且上述第一区间10a、15a至第三区间10c、15c的直径符合条件1)(第一区间=第二区间=第三区间)、条件2)(第一区间2第三区间2第二区间)及条件3)(第三区间I第一区间I第二区间)中的一个。
[0016]并且，本发明一同提供固相粉末涂敷方法，上述固相粉末涂敷方法作为依次连续形成的第一区间10a、15a、第二区间10b、15b及第三区间10c、15c的直径条件符合条件1)(第一区间=第二区间=第三区间)、条件2)(第一区间2第三区间2第二区间)及条件3)(第三区间2第一区间2第二区间)中的一个，并利用固相粉末涂敷装置的方法，上述固相粉末涂敷装置包括:相互连通的输送管10和气体供给管15;以及涂敷腔体40，用于收容与上述输送管10或气体供给管15的末端相结合的喷射喷嘴30，上述固相粉末涂敷方法的特征在于，通过在上述涂敷腔体的内部产生负压，来使输送气体3在维持大气压状态的环境下，输送向上述输送管10内部流入的固相粉末4，并通过上述喷射喷嘴4来喷射，从而使所喷射的固相粉末4涂敷于在真空状态的涂敷腔体40内部配置的基材，上述输送气体3由被吸入上述输送管10的吸入气体I和从气体供给装置20向上述气体供给管15提供的供给气体2的混合而成。
[0017]发明的效果
[0018]根据本发明，可解决在向处于真空状态的基材喷射及涂敷固相粉末的现有技术中提出的多个问题及缺点。
[0019]具体地，第一，通过轻松控制供给气体的流量、涂敷腔体的压力、输送管的压力及温度，从而可体现仅以吸入气体流量无法体现的固相粉末的喷射速度条件。
[0020]第二，向输送管流入在维持大气压状态的环境下收容的固相粉末，由此，可以以定量且细微地调节固相粉末的供给量，因而，即使在现有技术无法体现的大面积基材(例如，横向2m、纵向2m的大面积基材)中也可形成精密且恒定的涂敷厚度，并且可在三维形状的基材中，也可沿着基材的三维形状的表面以规定的涂敷厚度来形成涂敷膜(可进行涂敷厚度偏差为±500nm水平的精密涂敷)。
[0021 ]第三，通过并用吸入气体和供给气体，由此，可使经过喷射喷嘴的输送气体的喷射速度以与任意的喷射喷嘴截面积相对应的方式体现为亚音速至超音速。
[0022]第四，不仅可向输送管的内部一次性供给混合两种以上的固相粉末，而且，还可以将两种以上的固相粉末分别精密且定量供给于输送管的内部，来向基材喷射及涂敷。
【附图说明】
[0023]图1为喷射喷嘴与输送管的