DE3544657A1 - Hochstromelektrode - Google Patents

Hochstromelektrode

Info

Publication number
DE3544657A1
DE3544657A1 DE19853544657 DE3544657A DE3544657A1 DE 3544657 A1 DE3544657 A1 DE 3544657A1 DE 19853544657 DE19853544657 DE 19853544657 DE 3544657 A DE3544657 A DE 3544657A DE 3544657 A1 DE3544657 A1 DE 3544657A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
current electrode
zro
tho
ceo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853544657
Other languages
English (en)
Inventor
Kuno Dr Ing Kirner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plasmainvent AG
Original Assignee
Plasmainvent AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plasmainvent AG filed Critical Plasmainvent AG
Priority to DE19853544657 priority Critical patent/DE3544657A1/de
Priority to PCT/EP1986/000757 priority patent/WO1987004039A1/de
Priority to EP87900130A priority patent/EP0250511A1/de
Publication of DE3544657A1 publication Critical patent/DE3544657A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0205Non-consumable electrodes; C-electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/24Features related to electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478Geometrical details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochstromelektrode aus einem gut wärme- und stromleitenden Material, welches wenigstens an der Oberfläche der Elektrode hochschmelzend ist und eine geringe Elektronen-Austrittsarbeit aufweist, insbesondere zum Einsatz in Plasmabrennern.
Derartige Hochstromelektroden werden außer bei Plasmabrennern beispielsweise bei Hochstrombogen-Lichtquellen, bei Hochstrombogen-Schmelzöfen und bei Schweißverfahren und -geräten eingesetzt, bei denen elektrische Ströme mit Stromstärken von einigen hundert bis einige tausend Ampere zur Gegenelektrode übergehen.
Die Forderungen an solche Elektroden sind gutes Hochtemperaturverhalten, d. h. hoher Schmelzpunkt, hoher Siedepunkt und eine ausreichende Festigkeit bis nahe an den Schmelzpunkt, ferner eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Abbrandfestigkeit. Die hohe Abbrandfestigkeit führt zu einer hohen Lebensdauer der Elektrode.
Wolfram ist wegen seiner hohen Schmelztemperatur (3410°C) und seiner hohen Siedetemperatur (5900°C) ein bevorzugter Elektrodenwerkstoff für derartige Hochstromelektroden.
Es sind Hochstromelektroden der eingangs beschriebenen Art bekannt, die aus Wolfram bestehen und deren Lebensdauer durch Zusätze von ThO2 verbessert wird. Die ThO2- Zusätze erleichtern auch das Zünden des Lichtbogens und ergeben einen stabileren, ruhigeren Lichtbogen als Rein- Wolfram-Elektroden. Dies ist auf die niedrige Elektronen- Austrittsarbeit Wa des ThO2 (1,6 bis 3 eV) zurückzuführen. Die verhältnismäßig hohe Elektronen-Austrittsarbeit Wa von Wolfram (4,5 eV) wird beispielsweise durch einen 2%tigen Zusatz von ThO2 auf etwa 2,63 bis 2,86 eV verringert.
In der Schweiß- und Plasmatechnik sind ThO2-Zusätze von 1,5 bis 2% üblich. Höhere Zusätze wären in vielen Anwendungsfällen wünschenswert. Mit zunehmendem ThO2-Gehalt oder dem Gehalt an anderen Oxid-Zusätzen nehmen jedoch die Verarbeitungsschwierigkeiten von Wolfram erheblich zu. Wolfram wird zu Blöcken gesintert, dann geschmiedet und gehämmert, während dünnere Stäbe und Drähte gezogen werden. Die technische Grenze für den ThO2-Zusatz einer solchen Wolfram-Elektrode liegt bei etwa 4 Gew.-%.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochstromelektrode der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche durch hohe Abbrandfestigkeit eine erheblich größere Lebensdauer als die bisher bekannten Hochstromelektroden aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrodengrundkörper eine Beschichtung aufweist, welche hochschmelzend ist und eine geringe Elektronen-Austrittsarbeit aufweist. Der Elektrodengrundkörper kann dabei aus Wolfram, Molybdän, Kupfer oder einem anderen gut wärme- und stromleitenden Werkstoff bestehen und darüber hinaus eine gut zu kühlende Hohlform aufweisen. Die Beschichtung ist zweckmäßig im Plasmaspritzverfahren aufgebracht.
Vorteilhaft besteht die Beschichtung aus W und wenigstens 4 Gew.-% ThO2 oder CeO2.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Hochstromelektrode besteht die Beschichtung aus W und etwa 10 Gew.-% ThO2 oder CeO2. Die Beschichtung kann jedoch auch aus W und CeO2 im Verhältnis 1 : 1 bestehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Beschichtung aus W und wenigstens 1 Gew.-% LaB6 oder Y2O3.
Schließlich kann die Beschichtung vorteilhaft aus W und wenigstens 1 Gew.-% Oxiden, Karbiden, Boriden mit hoher Schmelztemperatur und geringer Elektronen-Austrittsarbeit wie ThC2, HfC, UC2, SrO2, BaO, CaO, La2O3, LaCrO3, HfO2, Yb2O3, ZrO2, Mischoxiden aus dieser Gruppe, BaO·ThO2, CaO·HfO2, BaO·ZrO2, SrO2·ZrO2, ThO2·ZrO2, CaO·ZrO2, CeB6, ThB6, HfB6, CeB6, SrB6 und CeB12 bestehen.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist der Elektrodengrundkörper ein im Betrieb innen kühlmittelgekühlter Hohlkörper.
Eine weitere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochstromelektrode besteht darin, daß die Stoffe der Beschichtung in einer Dicke auf einen Kern aufgespritzt sind, die nach Auflösen bzw. Ausdrehen des Kerns eine freitragende Hochstromelektrode aus dem Spritzwerkstoff ergibt.
Die beiden letzteren Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich unmittelbar aus der Tatsache der Beschichtung der Elektrode mit, den angegebenen Materialien.
Vorteilhaft sind die Stoffe der Beschichtung gradiert aufgebracht, d. h. die Konzentration des Zusatzes zu W ist gezielt verändert, vorzugsweise zur Oberfläche hin erhöht.
Ein Spritzpulvergemisch für die Beschichtung einer Hochstromelektrode im Plasmaspritzverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und wenigstens 4 Gew.-% ThO2 oder CeO2 besteht. Vorteilhaft kann es aus W und etwa 10 Gew.-% ThO2 oder CeO2 bestehen, im Falle von CeO2 kann das Verhältnis zwischen W und CeO2 1 : 1 betragen.
Ein weiteres Spritzpulvergemisch für die Beschichtung einer Hochstromelektrode im Plasmaspritzverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und wenigstens 1 Gew.-% LaB6 oder Y2O3 besteht.
Schließlich ist ein weiteres Spritzpulvergemisch für die Beschichtung einer Hochstromelektrode im Plasmaspritzverfahren dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und wenigstens 1 Gew.-% Oxiden, Karbiden, Boriden mit hoher Schmelztemperatur und geringer Elektronen-Austrittsarbeit wie
ThC2, HfC, UC2, SrO2, BaO, CaO, La2O3, LaCrO3, HfO2, Yb2O3, ZrO2, Mischoxiden aus dieser Gruppe, BaO·ThO2, CaO·HfO2, BaO·ZrO2, SrO2·ZrO2, ThO2·ZrO2, CaO·ZrO2, CeB6, ThB6, HfB6, CeB6, SrB6 und CeB12 besteht.
Mit der Erfindung läßt sich die Beschichtung aus W und den genannten Zusätzen, welche die Elektronen-Austrittsarbeit von W erniedrigen, auf Elektrodengrundkörper beispielsweise aus Rein-Wolfram, Kupfer, Molybdän oder dgl. in beliebiger Dicke aufbringen. Die obere Grenze des Zusatzstoffes ist durch die Forderung nach guter elektrischer Leitfähigkeit und durch die Beeinträchtigung des Fließverhaltens des Wolframpulvers durch die Zusätze beim Plasmaspritzen gegeben. Das Fließverhalten ist wiederum abhängig von der Korngröße.
Vorteilhaft ist die Korngröße des Zusatzpulvers zur Korngröße des W-Pulvers so abgestimmt, daß das Flüssigwerden der beiden Komponenten im Plasmastrahl etwa zur gleichen Zeit erfolgt.
Die Korngröße des W-Pulvers beträgt vorteilhaft etwa -44 + 5,6 µm, während die Korngröße des Zusatzpulvers im Bereich der Korngröße des W-Pulvers oder darüber liegt. Die höhere Korngröße des Zusatzpulvers kommt insbesondere für Zusatzpulver mit wesentlich geringerer Schmelztemperatur als die von W in Betracht.
Die Korngröße des CeO2-Pulvers kann vorteilhaft etwa -105 + 44 µm betragen.
Die Dicke der Beschichtung richtet sich nach der elektrischen Belastung und den thermischen Verhältnissen der Hochstromelektrode. Für wassergekühlte Plasmabrennerkathoden, die bei mittleren Stromstärken von z. B. 500 A eingesetzt werden, genügen Dicken von 0,5 mm, vorzugsweise werden jedoch Dicken von 1 bis 2 mm aufgebracht.
Kathoden gemäß der Erfindung sind bei gleichen Ausgangsbedingungen, d. h. gleicher Außenkontur, gleicher Gasströmung und gleicher Kühlung in der Stromstärke wesentlich höher belastbar als herkömmliche Kathoden, wobei beispielsweise bei 1000 A praktisch kein Materialverlust und somit keine Abnahme der Elektrodenlänge auftritt.
Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäß beschichtete Hochstromelektrode,
Fig. 2 herkömmliche Sinterwolframelektroden vor dem Einsatz und nach dem Einsatz in einem Plasmabrenner, und
Fig. 3 Ausführungsformen der erfindungsgemäß beschichteten Hochstromelektroden vor dem Einsatz und nach dem Einsatz in einem Plasmabrenner.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß beschichteten Hochstromelektrode 1. Die Elektrode 1 besteht aus einem hohlen Elektrodengrundkörper 2, der aus Wolfram, Molybdän, Kupfer oder einem anderen gut wärme- und stromleitenden Werkstoff besteht. An ihrem vorderen Ende weist sei eine Beschichtung 3 aus Wolfram und einem im folgenden näher beschriebenen Zusatzstoff auf, die im Plasmaspritzverfahren aufgebracht ist. Bei dieser Elektrode kann Kühlmittel wie durch den Pfeil K angedeutet zugeführt werden. Die Stoffe der Beschichtung können im Bedarfsfall gradiert aufgebracht, d. h. die Konzentration des Zusatzes zu W kann gezielt verändert, vorzugsweise zur Oberfläche hin erhöht sein.
Fig. 2 zeigt herkömmliche Stabelektroden 1, wobei Fig. 2a die Ausgangsform einer Sinterwolframelektrode darstellt. In Fig. 2b ist eine Rein-Wolfram-Elektrode nach Belastung mit 500 A dargestellt. Hier ist deutlich ein insbesondere für die Plasmaspritztechnik nicht brauchbarer Abbrand einschließlich Verformung der Elektrode zu erkennen. Fig. 2c zeigt eine gesinterte Elektrode, deren Elektrodenkörper aus W + 2 Gew.-% ThO2 besteht, und zwar nach Betrieb mit 1000 A. Auch hier ist ein erheblicher Elektrodenabbrand zu erkennen.
In Fig. 3 sind mehrere Hochstromelektroden mit erfindungsgemäßer Beschichtung dargestellt. So zeigt Fig. 3a die Ausgangsform einer Hochstromelektrode 1 mit Wolframkern in Form eines Elektrodengrundkörpers 2 und an der Vorderseite der Elektrode aufgebrachter Beschichtung 3.
Fig. 3b zeigt eine derartige Elektrode mit einer Beschichtung 3 aus W + 10 Gew.-% ThO2 nach einem Betrieb mit 1000 A. Der Abbrand ist geringfügig und tolerierbar.
In Fig. 3c ist eine derartige Elektrode 1 mit Beschichtung 3 aus W + 10 Gew.-% CeO2 nach einem Betrieb mit 1000 A dargestellt. Hier ist der Abbrand der Elektrode 1 kaum zu erkennen.
Fig. 3d zeigt die Ausgangsform einer Hochstromelektrode 1 mit hohlem, wassergekühlten Kupferkern als Elektrodengrundkörper 2 und mit einer Beschichtung 3 aus W + 10 Gew.-% CeO2. In Fig. 3e ist dieselbe Elektrode 1 nach einer Belastung mit 1000 A dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß hier praktisch überhaupt kein Elektrodenabbrand auftritt.
Die Kathoden bzw. Elektroden 1 gemäß der Erfindung, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, sind bei gleichen Ausgangsbedingungen, d. h. gleicher Außenkontur, gleicher Gasströmung und gleicher Kühlung wesentlich höher in der Stromstärke belastbar als herkömmliche Kathoden wie in Fig. 2 dargestellt. So wurden Hochstromelektroden 1, die mit einer Beschichtung aus beispielsweise W + 10 Gew.-&% ThO2, W + 10 Gew.-% CeO2, W + 5 Gew.-% Y2O3 oder W + 5 Gew.-% LaB6 versehen waren, mit Stromstärken über 1000 A belastet, ohne daß ein rasches Abbrennen der Elektrode eintrat. Bei herkömmlichen Standardelektroden aus W + 2 Gew.-% ThO2 trat bei 1000 A bereits ein starker Materialverlust einschließlich Wolframtröpfchen im Plasmastrahl des Plasmabrenners und eine rasche Abnahme der Elektrodenlänge auf (vgl. Fig. 2c). Rein-Wolfram-Elektroden der gleichen Abmessungen (vgl. Fig. 2b) schmelzen schon bei Stromstärken um 500 A derart schnell ab, daß sie als nicht brauchbar anzusehen sind.
In den Fig. 2 und 3 sind die Abbrandverhältnisse der herkömmlichen Elektroden und der Hochstromelektroden gemäß der Erfindung miteinander verglichen. Maßgebend für das Elektrodenverhalten ist die Richardson'sche Gleichung
Dabei ist S die Emissionsstromdichte, Wa die Elektronen- Austrittsarbeit, A R eine Materialkonstante, T die absolute Temperatur im Emissionsbereich und k die Boltzmann- Konstante. Bei gegebener Stromstärke wirkt sich die Verminderung der Elektronen-Austrittsarbeit des Elektrodenwerkstoffs in einer Verminderung der Elektrodentemperatur aus; andererseits steigt bei einer Emissionstemperatur von beispielsweise ca. 3700°K bei W bei einer Wa-Erniedrigung von 5 eV auf zwei eV die Emissionsstromdichte S um den Faktor 2,5.
Dies ist der physikalische Hintergrund, daß bei den Hochstromelektroden gemäß der Erfindung weniger Elektrodenmaterial abschmilzt und abdampft. Damit erhöht sich die Belastbarkeit, bzw. bei einer gegebenen Strombelastung die Standzeit der Elektroden, was in mehrfacher Weise Vorteile bringt, z. B. geringere Kosten und geringere Totzeiten. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Elektroden beim Einsatz in Plasmabrennern sind verbesserte Schichteigenschaften der plasmagespritzten Überzüge, z. B. bei gespritzten keramischen Isolierschichten, wo sich ein verminderter Einbau von Elektrodenpartikeln in die Schicht, beispielsweise aus Al2O3, in einer höheren Isolierfestigkeit und Durchschlagsfestigkeit auswirkt; bei manchen Korrosionsschutzschichten ist ein möglichst geringer Fremdanteil in Form von Einschlüssen wichtig. Auch bei Umspritzungen von Implantaten zu deren besseren Einwachsen sollten keine Fremdpartikel miteingespritzt werden.
Die Beschichtung 3 der im Zusammenhang mit Fig. 1 und 3 beschriebenen Hochstromelektroden 1 wurde im Plasmaspritzverfahren aufgebracht. Dabei bestand das Spritzpulver aus Wolfram mit den nachfolgend erläuterten Zusätzen, welche die Elektronen-Austrittsarbeit von Wolfram erniedrigen.
Die Elektrodengrundkörper bestanden beispielsweise aus Rein-Wolfram, Kupfer, Molybdän und dgl., wobei die Beschichtung 3 im bevorzugten Plasmaspritzverfahren in beliebiger Dicke aufzubringen ist.
Es wird ein Pulvergemisch bestehend aus jeweils Wolfram + x Gew.-% Zusatzstoff aufgespritzt. Die Zusatzstoffe sind bevorzugt ThO2 oder CeO2 mit jeweils x ≦λτ 4 und x ≈ 10. Eine Mischung aus W und CeO2 im Verhältnis 1 : 1 für die Beschichtung 3 ist ebenfalls eine zweckmäßige Ausführungsform. Bei einer Beschichtung 3 aus W und LaB6 oder Y2O3 ist x ≦λτ 1.
Für weitere Gemische aus W und Oxiden, Karbiden, Boriden mit hoher Schmelztemperatur und geringer Elektronen-Austrittsarbeit wie ThC2, HfC, UC2, SrO2, BaO, CaO, La2O3, LaCrO3, HfO2, Yb2O3, ZrO2, Mischoxiden aus dieser Gruppe, BaO·ThO2, CaO·HfO2, BaO·ZrO2, SrO2·ZrO2, ThO2·ZrO2, CaO·ZrO2 sowie CeB6, ThB6, HfB6, CeB6, SrB6 und CeB12 ist x ≦λτ 1.
Die Korngröße des Zusatzpulvers zur Korngröße des W-Pulvers ist zweckmäßig so abgestimmt, daß das Flüssigwerden der beiden Komponenten im Plasmastrahl etwa zur gleichen Zeit erfolgt.
Die obere Grenze von x ist durch die Forderung nach guter elektrischer Leitfähigkeit und durch die Beeinträchtigung des Fließverhaltens des Wolframpulvers durch die Zusätze gegeben; letzteres ist wiederum abhängig von der Korngröße des Spritzpulvers. Vorzugsweise wird die Korngröße des Zusatzpulvers im Bereich der Korngröße des Wolframpulvers gewählt. Gut geeignet erwiesen sich Pulver mit der Körnung -44 + 5,6 µm, wobei Zusatzpulver mit wesentlich niedererer Schmelztemperatur als Wolfram eher gröber als das Wolframpulver sein sollen. Eine gut geeignete Korngröße für CeO2- Pulver liegt bei etwa -105 + 44 µm.
Die Dicke der Beschichtung 3 richtet sich nach der elektrischen Belastung und den thermischen Verhältnissen der Hochstromelektrode 1. Für wassergekühlte Plasmabrennerkathoden, die bei mittleren Stromstärken, z. B. 500 A, eingesetzt werden, genügen Dicken von 0,5 mm, vorzugsweise werden Dicken von 1 bis 2 mm aufgebracht.
Eine weitere Grenze, die durch zu raschen Elektrodenverschleiß gegeben ist, betrifft den Wasserstoffzusatz zum Plasma beim Plasmaspritzen. Wegen der höheren Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffplasmas und des extremen Spannungsanstiegs bei Wasserstoffzusatz muß der Anteil bei Argon/ Wasserstoffgemischen unter 25% gehalten werden.
Mit einer erfindungsgemäßen Hochstromelektrode, die mit einem W + CeO2-Gemisch im Verhältnis 1 : 1 plasmabeschichtet war, ließ sich ein Argon-Wasserstoffgemisch 20 l/min Ar + 19,9 l/min H2 über etwa 10 Minuten fahren und danach lediglich ein minimaler Abbrand von etwa 0,9 mm feststellen.
Mit den beschriebenen Hochstromelektroden lassen sich bisher schwer spritzbare Stoffe - entweder vom Schmelzverhalten oder von der Korngröße her, wesentlich leichter spritzen.

Claims (18)

1. Hochstromelektrode aus einem gut wärme- und stromleitenden Material, welches wenigstens an der Oberfläche der Elektrode hochschmelzend ist und eine geringe Elektronen- Austrittsarbeit aufweist, insbesondere zum Einsatz in Plasmabrennern, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodengrundkörper (2) eine Beschichtung (3) aufweist, welche hochschmelzend ist und eine geringe Elektronen- Austrittsarbeit aufweist.
2. Hochstromelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) nach einem Verfahren des thermischen Spritzens, vorzugsweise im Plasmaspritzverfahren an Luft oder im Vakuum aufgebracht ist.
3. Hochstromelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) aus W und wenigstens 4 Gew.-% ThO2 oder CeO2 besteht.
4. Hochstromelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung 3) aus W und etwa 10 Gew.-% ThO2 oder CeO2 besteht.
5. Hochstromelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) aus W und CeO2 im Verhältnis 1 : 1 besteht.
6. Hochstromelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) aus W und wenigstens 1 Gew.-% LaB6 oder Y2O3 besteht.
7. Hochstromelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) aus W und wenigstens 1 Gew.-% Oxiden, Karbiden, Boriden mit hoher Schmelztemperatur und geringer Elektroden-Austrittsarbeit wie ThC2, HfC, UC2, SrO2, BaO, CaO, La2O3, LaCrO3, HfO2, Yb2O3, ZrO2,Mischoxiden aus dieser Gruppe,BaO·ThO2, CaO·HfO2, BaO·ZrO2, SrO2·ZrO2, ThO2·ZrO2, CaO·ZrO2,CeB6, ThB6, HfB6, CeB6, SrB6 und CeB12besteht.
8. Hochstromelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodengrundkörper (2) ein im Betrieb innen kühlmittelgekühlter Hohlkörper ist.
9. Hochstromelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe der Beschichtung (3) in einer Dicke auf einen Kern aufgespritzt sind, die nach Auflösen bzw. Ausdrehen des Kerns eine freitragende Hochstromelektrode aus dem Spritzwerkstoff ergibt.
10. Hochstromelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe der Beschichtung (3) gradiert aufgebracht sind, d. h. daß die Konzentration des Zusatzes zu W gezielt verändert, vorzugsweise zur Oberfläche hin erhöht ist.
11. Spritzpulvergemisch für die Beschichtung einer Hochstromelektrode im Plasmaspritzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und wenigstens 4 Gew.-% ThO2 oder CeO2 besteht.
12. Spritzpulvergemisch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und etwa 10 Gew.-% ThO2 oder CeO2 besteht.
13. Spritzpulvergemisch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und CeO2 im Verhältnis 1 : 1 besteht.
14. Spritzpulvergemisch für die Beschichtung einer Hochstromelektrode im Plasmaspritzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und wenigstens 1 Gew.-% LaB6 oder Y2O3 besteht.
15. Spritzpulvergemisch für die Beschichtung einer Hochstromelektrode im Plasmaspritzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus W und wenigstens 1 Gew.-% Oxiden, Karbiden, Boriden mit hoher Schmelztemperatur und geringer Elektronen- Austrittsarbeit wie
ThC2, HfC, UC2, SrO2, BaO, CaO, La2O3, LaCrO3, HfO2, Yb2O3, ZrO2, Mischoxiden aus dieser Gruppe, BaO·ThO2, CaO·HfO2, BaO·ZrO2, SrO2·ZrO2, ThO2·ZrO2, CaO·ZrO2, CeB6, ThB6, HfB6, CeB6, SrB6 und CeB12
besteht.
16. Spritzpulvergemisch nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Zusatzpulvers zur Korngröße des W-Pulvers so abgestimmt ist, daß das Flüssigwerden der beiden Komponenten im Plasmastrahl etwa zur gleichen Zeit erfolgt.
17. Spritzpulvergemisch nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des W-Pulvers etwa -44 + 5,6 µm beträgt und die Korngröße des Zusatzpulvers im Bereich der Korngröße des W-Pulvers oder darüber liegt.
18. Spritzpulvergemisch nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des CeO2-Pulvers etwa -105 + 44 µm beträgt.
DE19853544657 1985-12-17 1985-12-17 Hochstromelektrode Withdrawn DE3544657A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853544657 DE3544657A1 (de) 1985-12-17 1985-12-17 Hochstromelektrode
PCT/EP1986/000757 WO1987004039A1 (en) 1985-12-17 1986-12-17 High-current electrode
EP87900130A EP0250511A1 (de) 1985-12-17 1986-12-17 Hochstromelektrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853544657 DE3544657A1 (de) 1985-12-17 1985-12-17 Hochstromelektrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3544657A1 true DE3544657A1 (de) 1987-06-19

Family

ID=6288675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853544657 Withdrawn DE3544657A1 (de) 1985-12-17 1985-12-17 Hochstromelektrode

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0250511A1 (de)
DE (1) DE3544657A1 (de)
WO (1) WO1987004039A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4122756A1 (de) * 1991-07-10 1993-02-11 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Triebwerk fuer raumflugkoerper
WO1998001256A1 (de) * 1996-07-04 1998-01-15 Castolin S.A. Verfahren zum beschichten oder schweissen leicht oxidierbarer werkstoffe sowie plasmabrenner dafür
DE19707699C1 (de) * 1997-02-26 1998-07-23 Oliver Dr Ing Prause Plasmabrenner für Plasmaspritzanlagen
EP1025949A2 (de) * 1999-01-08 2000-08-09 Linde Technische Gase GmbH Thermisches Schneiden oder Schweissen mit Verschleissschutz

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4105407A1 (de) * 1991-02-21 1992-08-27 Plasma Technik Ag Plasmaspritzgeraet zum verspruehen von festem, pulverfoermigem oder gasfoermigem material

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1421353A (fr) * 1964-08-19 1965-12-17 Saint Gobain Perfectionnements aux électrodes réfractaires pour arcs électriques de forte intensité
DE1764116B1 (de) * 1967-04-07 1971-03-04 Hitachi Ltd Lichtbogen plasmastrahlgenerator
DE2755213C2 (de) * 1977-12-10 1982-05-06 Fa. Dr. Eugen Dürrwächter DODUCO, 7530 Pforzheim Nichtabschmelzende Elektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB750632A (en) * 1952-11-13 1956-06-20 Union Carbide & Carbon Corp Improvements in refractory metal electrodes for use in inert gas-shield welding and cutting apparatus
BE573489A (fr) * 1957-12-03 1959-04-01 Union Carbide Corp Objet manufacturé recouvert d'une couche ou se composant de matières réfractaires pures.
CH487698A (de) * 1968-02-23 1970-03-31 Siemens Ag Nichtabschmelzende Elektrode für Lichtbögen kleiner Leistung
FR2187492A1 (en) * 1972-06-05 1974-01-18 Riou Andre Refractory welding electrode - for inert gas shielded welding
US3941903A (en) * 1972-11-17 1976-03-02 Union Carbide Corporation Wear-resistant bearing material and a process for making it

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1421353A (fr) * 1964-08-19 1965-12-17 Saint Gobain Perfectionnements aux électrodes réfractaires pour arcs électriques de forte intensité
DE1764116B1 (de) * 1967-04-07 1971-03-04 Hitachi Ltd Lichtbogen plasmastrahlgenerator
DE2755213C2 (de) * 1977-12-10 1982-05-06 Fa. Dr. Eugen Dürrwächter DODUCO, 7530 Pforzheim Nichtabschmelzende Elektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4122756A1 (de) * 1991-07-10 1993-02-11 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Triebwerk fuer raumflugkoerper
WO1998001256A1 (de) * 1996-07-04 1998-01-15 Castolin S.A. Verfahren zum beschichten oder schweissen leicht oxidierbarer werkstoffe sowie plasmabrenner dafür
DE19707699C1 (de) * 1997-02-26 1998-07-23 Oliver Dr Ing Prause Plasmabrenner für Plasmaspritzanlagen
WO1998038841A1 (de) * 1997-02-26 1998-09-03 Oliver Prause Plasmabrenner für plasmaspritzanlagen und zugehörige anode
EP1025949A2 (de) * 1999-01-08 2000-08-09 Linde Technische Gase GmbH Thermisches Schneiden oder Schweissen mit Verschleissschutz
EP1025949A3 (de) * 1999-01-08 2001-08-16 Linde Gas Aktiengesellschaft Thermisches Schneiden oder Schweissen mit Verschleissschutz

Also Published As

Publication number Publication date
WO1987004039A1 (en) 1987-07-02
EP0250511A1 (de) 1988-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69418894T2 (de) Plasmabrenner
DE3151101C2 (de) Gleichspannungs-Gasentladungsanzeigevorrichtung
DE2446929A1 (de) Zuendkerze
EP3118339B1 (de) Molybdänlegierung, elektrode umfassend eine molybdänlegierung, sowie verwendung einer elektrode
DE3686190T2 (de) Verfahren zur herstellung und verwendung von cerierten wolframelektroden.
DE19913694A1 (de) Drahtelektrode
DE3701212A1 (de) Wolfram-elektrodenwerkstoff
EP0017875B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenaktivierungsmasse für eine Gasentladungsröhre
DE69936742T2 (de) Kontaktwerkstoff
EP0151797A2 (de) Hochspannungsisolator
EP1123985A1 (de) Metallegierung mit Ruthenium und Zündkerze mit dieser Legierung
DE3544657A1 (de) Hochstromelektrode
DE69220865T2 (de) Werkstoff für Vakuumschalterkontakte und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3233584C2 (de)
DE202013004704U1 (de) Wolframlegierung sowie Elektrode umfassend eine Wolframlegierung
DE3106164A1 (de) Nichtabschmelzende elektrode
DE3402091C2 (de) Verbundwerkstoff für elektrische Kontaktstücke
DE19707699C1 (de) Plasmabrenner für Plasmaspritzanlagen
DE2437776C3 (de) Nichtabschmelzende Elektrode
DE10348778B3 (de) Elektrode für eine Zündkerze und Verfahren zum Herstellen einer Elektrode
DE2705885A1 (de) Gasentladungs-ueberspannungsableiter
DE1951601B2 (de) Gasentladungs-Überspannungsableiter
DE2619866C3 (de) Gasentladungsröhre, insbesondere Überspannungsableiter
DE2537964C3 (de) Überspannungsableiter mit einer Gasfüllung
DE1264641B (de) Lichtbogen-Plasmabrenner

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee