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公開番号2024121110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028017
出願日2023-02-27
発明の名称濡れ性試験装置
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人弁理士法人上野特許事務所
主分類G01N 13/00 20060101AFI20240830BHJP(測定;試験)
要約【課題】固体表面における独立した溶滴の挙動を観察しやすい濡れ性試験装置を提供する。
【解決手段】棒状の金属材料よりなる放電用電極21と、金属材料よりなり、放電用電極21に対して、重力方向と交差する方向に離間して配置される対極3と、放電用電極21と対極3との間にパルス電流を印加して、放電によってアークを発生させるパルス電源4と、アークによって溶融可能な被溶融材Mを、アークの発生箇所に供給することができる材料供給装置5と、アークの発生箇所の重力方向下方で基材Sを支持する基材支持体6と、アークによって溶融され、基材Sの表面に落下する被溶融材Mの溶滴を観察することができる観察装置71,72と、を有する、濡れ性試験装置1とする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
棒状の金属材料よりなる放電用電極と、
金属材料よりなり、前記放電用電極に対して、重力方向と交差する方向に離間して配置される対極と、
前記放電用電極と前記対極との間にパルス電流を印加して、放電によってアークを発生させるパルス電源と、
前記アークによって溶融可能な被溶融材を、前記アークの発生箇所に供給することができる材料供給装置と、
前記アークの発生箇所の重力方向下方で基材を支持する基材支持体と、
前記アークによって溶融され、前記基材の表面に落下する前記被溶融材の溶滴を観察することができる観察装置と、を有する、濡れ性試験装置。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記放電用電極は、ＴＩＧ溶接トーチを構成する電極であり、
前記対極は、冷却可能な金属の板材である、請求項１に記載の濡れ性試験装置。
【請求項３】
前記放電用電極と前記対極は、重力方向に垂直な方向に離間し、相互に正対して配置される、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項４】
前記材料供給装置は、前記被溶融材を、重力方向に沿って、上方から下方に向かって供給する、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項５】
前記放電用電極と前記対極との間の距離よりも、前記アークの発生箇所と前記基材との間の距離の方が大きい、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項６】
前記観察装置は、
前記基材の表面に落下する前記溶滴を撮影することができる溶滴撮影装置と、
前記基材の表面に落下する前記溶滴における温度分布を計測することができる溶滴温度計測装置と、
の少なくとも一方を含む、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項７】
前記基材の温度を計測可能な基材温度計測装置をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項８】
前記基材の温度を変更可能な基材温度変更装置をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項９】
前記放電用電極、前記対極、前記材料供給装置により供給される前記被溶融材、前記基材、を収容する収容空間を有し、前記収容空間内を雰囲気制御可能なチャンバーをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。
【請求項１０】
前記放電用電極の先端の角度が、３０°以上６０°以下である、請求項１または請求項２に記載の濡れ性試験装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、濡れ性試験装置に関し、さらに詳しくは、金属等の材料を溶融させて、固体表面における濡れに関する挙動を観察するための濡れ性試験装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
溶射、はんだ付け、ろう付け、溶接、積層造形等、溶融させた材料を固体材料の表面に供給する工程を含んだ加工方法が種々存在する。それらの加工方法について、使用材料やプロセスに関する検討や開発、最適化等を行うに際し、基礎情報として、溶融材料が固体材料の表面において示す濡れ性、つまり濡れ広がりの程度や形態に関する情報を得ることが重要となる。そこで、濡れ性試験が行われる。濡れ性試験においては、溶融させた材料を固体材料の表面に接触させ、その溶融材料の挙動を観察する。濡れ性試験に用いる装置の一例として、特許文献１に、真空容器内に互いに先端部の対向角度を変更可能に設置された、冷却されたＴＩＧトーチおよび冷却された電極と、ＴＩＧトーチと電極の間に放電電圧を印加する電源と、ＴＩＧトーチと電極の間に生じるアーク放電中に金属試験材の先端部を順次送給して先端部を溶解させ液滴を生じさせる試験材保持手段とを備える濡れ性試験装置が開示されている。生じた液滴は自重で落下してＴＩＧトーチ及び電極の下方に位置する試験基板の板面上に付着し凝固する。この試験基板に付着して凝固する過程の液滴の形状変化が高速度カメラで捉えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－３３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、ＴＩＧトーチを用いた放電により、金属材料を溶融させる方法によれば、一般のアーク溶接に用いられるＴＩＧトーチを活用して、濡れ性試験装置を簡便に構築することができる。しかし、一般のアーク溶接においては、アークによって金属材料の溶融が連続的に行われる。そのため、溶融した金属材料が、１滴ずつ独立した溶滴を形成しにくい。また、多量に溶融した金属材料が、ＴＩＧトーチと相手方の電極との間に発生する気流によって、電極の表面やその周辺に飛散しやすい。それらの結果として、試験基板の表面に、溶融金属が独立した溶滴の形状をとって供給されにくくなり、試験基板の表面における１滴の溶滴の挙動を詳細に観察することが難しくなる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、固体表面における独立した溶滴の挙動を観察しやすい濡れ性試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかる濡れ性試験装置は、以下の構成を有している。
（１）本発明にかかる濡れ性試験装置は、棒状の金属材料よりなる放電用電極と、金属材料よりなり、前記放電用電極に対して、重力方向と交差する方向に離間して配置される対極と、前記放電用電極と前記対極との間にパルス電流を印加して、放電によってアークを発生させるパルス電源と、前記アークによって溶融可能な被溶融材を、前記アークの発生箇所に供給することができる材料供給装置と、前記アークの発生箇所の重力方向下方で基材を支持する基材支持体と、前記アークによって溶融され、前記基材の表面に落下する前記被溶融材の溶滴を観察することができる観察装置と、を有する。
【０００７】
（２）上記（１）の態様において、前記放電用電極は、ＴＩＧ溶接トーチを構成する電極であり、前記対極は、冷却可能な金属の板材であるとよい。
【０００８】
（３）上記（１）または（２）の態様において、前記放電用電極と前記対極は、重力方向に垂直な方向に離間し、相互に正対して配置されるとよい。
【０００９】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの態様において、前記材料供給装置は、前記被溶融材を、重力方向に沿って、上方から下方に向かって供給するとよい。
【００１０】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの態様において、前記放電用電極と前記対極との間の距離よりも、前記アークの発生箇所と前記基材との間の距離の方が大きいとよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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