DK161792B - Elektrode til plasmalysbuearbejde - Google Patents
Elektrode til plasmalysbuearbejde Download PDFInfo
- Publication number
- DK161792B DK161792B DK265286A DK265286A DK161792B DK 161792 B DK161792 B DK 161792B DK 265286 A DK265286 A DK 265286A DK 265286 A DK265286 A DK 265286A DK 161792 B DK161792 B DK 161792B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- insert
- electrode
- holder
- hafnium
- zirconium
- Prior art date
Links
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 21
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HDLKRBKBZRWMHV-UHFFFAOYSA-N copper hafnium Chemical compound [Cu].[Hf] HDLKRBKBZRWMHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- -1 hafnium nitride Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ABJSOROVZZKJGI-OCYUSGCXSA-N (1r,2r,4r)-2-(4-bromophenyl)-n-[(4-chlorophenyl)-(2-fluoropyridin-4-yl)methyl]-4-morpholin-4-ylcyclohexane-1-carboxamide Chemical compound C1=NC(F)=CC(C(NC(=O)[C@H]2[C@@H](C[C@@H](CC2)N2CCOCC2)C=2C=CC(Br)=CC=2)C=2C=CC(Cl)=CC=2)=C1 ABJSOROVZZKJGI-OCYUSGCXSA-N 0.000 description 1
- WEAMLHXSIBDPGN-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxy-3-methylphenyl) thiocyanate Chemical compound CC1=CC(SC#N)=CC=C1O WEAMLHXSIBDPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007882 ZrAl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- XTYUEDCPRIMJNG-UHFFFAOYSA-N copper zirconium Chemical compound [Cu].[Zr] XTYUEDCPRIMJNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002363 hafnium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- WNUPENMBHHEARK-UHFFFAOYSA-N silicon tungsten Chemical compound [Si].[W] WNUPENMBHHEARK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005475 siliconizing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 229910021355 zirconium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0205—Non-consumable electrodes; C-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3442—Cathodes with inserted tip
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
DK 161792 B
i
Den foreliggende opfindelse angår en elektrode til plasmalysbuear-bejde i aktive eller i inerte medier, hvilken elektrode har en holder med høj termisk og elektrisk konduktivitet, i hvilken der er monteret en forbehandlet indsats.
5
Til elektroder til pi asmalysbuebrændere, som anvendes under inert gasatmosfære, benytter man i almindelighed wolfram, der ikke forbrug es. I en aktiv atmosfære af f.eks. luft, oxygen, carbonoxid eller methan bliver wolframelektroden imidlertid hurtigt nedbrudt 10 ved oxidering. Denne ulempe kan undgås ved indføring af elektrode-materialer, der er mere stabile i reaktive medier end wolfram. Zirconium og thorium er eksempelvis beskrevet i US patentskrift nr. 3.198.932. Deri er der beskrevet en vandkølet elektrodeholder med en høj termisk konduktivitet, f.eks. af kobber, hvori der er monteret 15 en katodeindsats af zirconium. Indsatsen er metallurgi sk forbundet med den vandkølede holder for at forøge varmeoverførslen fra indsatsen til holderen.
Den metallurgiske forbindelse fremstilles som følger: 20
Zirconiumindsatsen renses ved ætsning og neddyppes i smeltet zinkchlorid. Den på denne måde zinkbelagte indsats bliver derpå dyppet i smeltet sølv. Sølv smeltes også for at danne en foring i hulrummet i holderen. Den sølvbelagte zirconiumindsats indsættes i 25 hulrummet, og indsatsen og holderen bliver derpå loddet sammen ved anvendelse af varme. Ved et deri vist eksempel arbejder en sådan loddet zirconiumkatode ca. 2,5 timer, men uden en metallurgisk forbindelse kun i 17 minutter, hvilket udelukkende kan føres tilbage til den forbedrede varmeovergang mellem indsats og holder.
30 US patentskrift nr. 3.546.422 beskriver ikke-konsumerbare elektroder til plasmalysbuebearbejdning i aktive medier. Ved elektroderne bliver inerte mellemlag af overgangsmetallerne W, Ta, V, Nb, Cr og Mo indlagt mellem zirconiumindsatsen og kobberholderen for at 35 forhindre en inddiffundering af kobberet i zirconiummet. Selve zirconiumindsatsen bliver ikke forbehandlet.
I US patentskrift nr. 3.597.649 er beskrevet en plasmalysbuebrænder med en hafniumindsats, på hvis arbejdsoverflade der ved reaktion med
2 DK 161792 B
det elektrodeomgivende oxygen, nitrogen eller carbon, der befinder sig i gassen, som frembringer plasmaet, dannes en film af hafniumoxid,-nitrid eller -carbid, som forøger hafniumelektrodens levetid. Denne film er imidlertid ikke egnet til at forhindre en 5 reaktion mellem hafniumindsatsen og kobberholderen.
En i DE fremlæggelsesskrift nr. 1.764.116 beskrevet elektrode har ligeledes en med et beskyttelseslag forsynet arbejdsoverflade. Denne elektrode består af wolfram eller en wolframlegering. Wolframelek-10 troder bliver forholdsvis hurtigt ødelagt ved anvendelse i en aktiv arbejdsgas ved oxidering. Til undgåelse af en sådan uønsket oxidering bliver arbejdsoverfladen af en sådan elektrode overtrukket med et wolframsil icidlag. Dette beskyttelseslag er på lignende måde som i US patentskrift nr. 3.597.646 kun egnet til beskyttelse af ar-15 bejdsoverfladen, men derimod ikke til forhindring af en reaktion mellem indsats og holder.
En anden konstruktion er kendt fra SE patentansøgning nr. 7406977-4, hvor den ikke-konsumerbare elektrode består af en vandkølet kobber-20 holder, hvori der er indpasset en på basis af hafnium fremstillet indsats. Mellem indsats og holder er der anbragt et mellemlag af aluminium eller aluminiumlegering. Indføringen af et sådant mellemlag giver elektroderne en længere driftstid end elektroder uden et sådant mellemlag. Denne omstændighed forklares ved dannelsen af 25 aluminiumoxid (smeltepunkt 2043°C), der virker som et varmeskjold og beskytter kobberholderen mod overopvarmning.
Det har i forsøgsrækker vist sig, at sådanne elektrodearrangementer arbejder utilfredsstillende ved anvendelse i aktive medier. Ved 30 undersøgelser blev der fremstillet tre forskellige elektroder af den kendte art. Elektroderne blev testet i en plasmalysbueskæreanordning med luft som lysbuegas. Perioderne med stabil driftsmåde blev sammenlignet med hinanden, og elektroderne blev undersøgt ved metal Tografi ske og faseanalytiske metoder. Der blev herved fundet 35 følgende: 1. Elektroden med en hafniumindsats i henhold til US patentskrift nr. 3.597.649, som er indpasset i en kobberholder, arbejder kun tilfredstillende i 20 minutter.
3
DK 161792 B
De metal!ografiske undersøgelser viste, at hafniumindsatsen var delvis smeltet og reagerede med kobberet i holderen. De dannede hafnium-kobberfaser har lave smeltepunkter, hvilket førte til dannelsen af en dråbe på spidsen af katoden; 5 dråbedannelse accelererede ødelæggelsen af elektroden. En tilsvarende elektrode med en zirconiumindsats udviste lignende resultater. Den tilfredsstillende driftstid var imidlertid endnu kortere. Smeltepunkterne for zirconium og hafnium ligger ved 1860°C henholdsvis 2222°C. Blandt de 10 faser, som fandtes i zirconium-kobber-fasedi agrammet, er
Zr2Cu den zirconiumrigeste med et smeltepunkt på 1000°C, medens Zr9Cu, er fasen med den laveste smeltetemperatur ved 895°C.
15 Smeltepunkterne for hafnium-kobbersystemet er ikke kendt.
Binære zirconiumsystemer er imidlertid meget lig de tilsvarende hafniumsystemer med den forskel, at der er en noget højere liquiduskurve ved de sidstnævnte.
20 2. Elektroder med en hafniumindsats, som blev fremstillet i en kobberholder under anvendelse af et mellemlag af aluminiumfolie mellem indsatsen og holderen i henhold til SE patentansøgning nr. 7406977-4, gav en stabil lysbue i ca. 30 til 40 minutter. Tilsvarende katoder med zirconiumindsatse og 25 mellemlag udviste noget kortere driftsvarighed. Undersøgel ser af benyttede elektroder viste, at zirconium-al uminider var blevet dannet. Zirconium-aluminider dannes ved meget exotherme reaktioner (højt ΔΗ). Den mest stabile fase i Zr-Al fasediagrammet er ZrAl2 med et smeltepunkt på 1647°C,
30 og den laveste eutektiske temperatur i diagrammet er 1352°C
ved 89 vægtprocent af zirconium.
Zr-Al og Hf-Al systemerne indeholder isomorfe faser, og de for Zr-Al systemet nævnte temperaturer svarer til ca. 50°C 35 højere temperaturer ved Hf-Al systemet. Legeringer mellem kobberholderen og aluminiummellemlaget optræder ikke, da kobberet er vandkølet, og varmen fra dannelsen af kobberal uminider er forholdsvis ringe sammenlignet med, hvad der er tilfældet ved zirconium- eller hafniumaluminider. Ved
DK 161792 B
4 anvendelse af en aluminiumfolie mellem kobberholderen og hafniumindsatsen optræder der under driftstiden en legeringsdannelse, og i en zone mellem holderen og indsatsen befinder der sig et laveste liquiduspunkt på 1350°C svarende 5 til Hf-Al systemet. Hvis aluminiumfolien udelades, opstår der en legeringszone med en laveste 1 iquidustemperatur på ca. 900°C, som det er fundet i Hf-Cu systemet. De nævnte liquidustemperaturer forklarer forskellene i driftstiden for hafnium-kobberelektroder med og uden aluminiumfoliemellem-10 lag. En forklaring herfor er hidtil ikke givet indenfor den kendte teknik.
3. Andre kendte elektroder med mellemlag af overgangsmetaller således som beskrevet i US patentskrift nr. 3.546.422 15 udviser også en legeringsdannelse, som påvirker driftstiden.
Dette har heller ikke hidtil været forklaret med analytiske metoder. Således finder man eksempelvis en eutektisk temperatur på 1532°C i V-Zr systemet ved 70,4 vægtprocent zirconium. I Cu-V systemet finder man en eutektisk tempera-20 tur på 1532°C ved 83,6 vægtprocent vanadium. I dette til fælde vil man finde en legeringszone mellem holderen og indsatsen med smeltetemperaturer i det ovenfor nævnte område for elektroder, som indeholder mellemlag af aluminium.
25 Den i DE offentliggørelsesskrift nr. 2919084 beskrevne elektrode, som forudsættes i krav l's indledning, har en i en vandkølet kobberholder anbragt hafniumindsats, på hvis arbejdsoverf1 ade der er anbragt et højtemperaturbestandigt hafniumoxicarbidlag, der dækkes af efgrafitlag. Derved forhindres på den ene side varmestrømmen ind 30 i elektroden, og på den anden side forøges elektrodens temperatur-omskiftningsbestandighéd samt emissionsevnen, hvorved elektrodens levetid forlænges. Ved denne udførelse er imidlertid forbindelsen mellem hafniumindsatsen og kobberholderen kritisk, da der på dette sted kan dannes legeringer med et relativt lavt smeltepunkt, hvilke 35 legeringer fører til udsmeltning af hafniumindsatsen fra holderen.
Med udgangspunkt heri er det formålet med den foreliggende opfindelse at undgå de nævnte problemer og ulemper med hensyn til mulige reaktioner mellem elektroden og holderen, dvs. at tilvejebringe en
DK 161792 B
s elektrode med højere og mere pålidelig driftsvarighed.
Ifølge opfindelsen opnås dette med en elektrode af den indledningsvis angivne art, som er ejendommelig ved, at indsatsen ved hjælp af 5 forbehandlingen i det mindste delvis på de mod holderen vendende overflader har et hærdelag af carbider, nitrider, oxinitrider, carbonitrider, borider eller silicider af indsatsmaterialet af zirconium eller hafnium.
10 Opfindelsen udmærker sig ved indføringen af høje smeltetemperaturer, navnlig på de mod holderen vendende overfladezoner af hafnium- eller zirconiumindsatsene mellem holderen og indsatsen. Overfladezonen bliver fortrinsvis frembragt af zirconium- eller hafniumforbindelser, der omfatter carbider, nitrider, oxinitrider, 15 carbonitrider, borider eller silicider. Den beskrevne inerte over fladezone med højt smeltepunkt eliminerer nødvendigheden af de i henhold til den kendte teknik mellem elektrodens indsats og holder tilvejebragte mel Tern!ag, og dannelsen af legeringer med smeltepunkter under 2000°C er elimineret.
20
Overfladezonen ifølge opfindelsen bliver frembragt ved en diffusionsbehandling, såsom indsatshærdning eller lignende, for at danne en zone med smeltepunkter i området fra 2000°C til 4000°C.
25 Forbehandlingen af zirconium- eller hafniumindsatsene bliver for trinsvis udført ved carbonisering, nitrering, oxinitrering, nitrocarbonisering, boridering eller silicering, gasprocesser, opvarmning i carbonholdige og/eller nitrogenholdige saltbade ved pulvercementering eller fluidiseret lejeteknik.
30
Ved den foreliggende opfindelse bliver holderen fortrinsvis givet et korrosionsbestandigt og varmereflekterende overtræk af nikkel, chrom, nikkel-chrom eller platin, som påføres ved elektroplettering PVD (physical vapour deposition = fysisk dampudskillelse), CVD 35 (chemical vapour deposition = kemisk dampudskillelse) og/eller elektrodefri plettering.
Den foreliggende opfindelse skal forklares nærmere ved hjælp af tegningen samt den efterfølgende beskrivelse af udførelseseksempler.
i
DK 161792 B
6
Tegningen viser skematisk et længdesnit i endeområdet af en elektrode ifølge opfindelsen.
De viste og i de efterfølgende eksempler nærmere forklarede elek- | i 5 troder er navnlig bestemt til skæring af stål i luft som lysbuegas.
Den viste elektrode består af en holder 1 af kobber med en indsats 4. Holderen 1 er udstyret med et kølekammer 2, gennem hvilket der i cirkulerer vand under driften. Indsatsen 4 har i henhold til opfin-10 del sen en inert diffusionszone 5 med højt smeltepunkt på sin overflade. Et termisk reflekterende lag 6 er anbragt på holderen 1.
EKSEMPEL 1 15 Zirconiumtråde med en længde på 10 mm og en diameter på 1,7 mm blev varmebehandl et ved 900°C i 3 dage. Varmebehandlingen blev udført i tæt lukkede evakuerede silicarør fyldt med carbonpulver. Ved denne behandling blev trådene overfladehærdet til en dybde af ca. 50 mikrometer. Overfladen af den behandlede tråd er extremt hård og 20 består af γ-ZrC, som har et smeltepunkt på ca. 3400°C.
En 2 mm lang indsats af den overfladehærdede (carboniserede) zirciniumtråd blev monteret i en vand- "waler"kølet holder med en diameter på 3 mm. Elektroden fremstillet på denne måde blev afprø-25 vet. Den arbejdede længere end en elektrode med en ikke-carboniseret indsats.
EKSEMPEL 2 30 En elektrode indrettet som i eksempel 1 undtagen med en indsats af carboniseret hafnium blev afprøvet under lignende forhold som i eksempel 1. Denne elektrode udviste en længere driftsperiode end elektroder med en ubehandlet hafniumindsats. Den carboniserede indsats gav en stabil lysbue i en driftsperiode på 50 minutter.
35 Kobberholderen begyndte imidlertid at erodere, og partikler blev transporteret bort med gassen og passerede omkring elektroden til dysen, der blev gradvist tilstoppet og endelig standsede driften.
DK 161792 B
7 EKSEMPEL 3
En elektrode var indrettet og blev afprøvet i henhold til eksempel 2, men med den forskel, at der var et 10 mikrometer tykt nikkellag 5 på kobberholderen med carboniseret indsats. Efter én driftstime var kobberholderen intakt, og kun en mindre fordybning blev iagttaget på hafniumindsatsen.
EKSEMPEL 4 10
Hafniumtråde med en diameter på 1 mm blev varmebehandlet i 4 timer ved 1400°C. Varmebehandlingen blev udført i en nitrogenatmosfære ved et tryk på 30 bar. Overfladen af hafniumtråden bestod af gult hafniumnitrid med et smeltepunkt på 3400°C. Hafniumnitridet har en 15 lavere elektrisk resistivitet end hafniummetal. En således nitreret hafniumindsats med en længde på 2 mm blev monteret i en vandkølet nikkel bel agt kobberholder. Elektroden indrettet på denne måde var fuldstændig intakt efter én driftstime.
20 De ovenfor angivne eksempler viser, at de beskrevne plasmaelektroder med luft ført omkring katoden bliver gjort mere holdbare, hvis hafnium- og zirconiumindsatserne er carboniseret eller nitreret. Holdbarheden afhænger af dannelsen af inerte forbindelser med extremt høje smeltepunkter, som indføres i den cylindriske overflade 25 af indsatsen ved diffusion. Disse forbindelser, som danner diffusionszone, forhindrer, at der forekommer reaktioner mellem kernen af indsatsen og holderen.
Diffusionszonen 5 på tegningen kan være ca. 10 til 100 mikrometer 30 tyk og bestå af Hf C, HfN, Hf ON og/eller HfCN, der er forbindelser med de højeste kendte smeltepunkter blandt alle faste stoffer (3550-4000°C).
Hvis f.eks. en hafniumtråd borideres, vil den stabile forbindelse 35 HfBg med et smeltepunkt på 3300°C dannes i overfladen, og zirconiumsilicid med et smeltepunkt på 2300°C vil dannes ved silicering af zirconium. Det er blevet påvist, at overfladehærdning og diffusionsbelægning af zirconium- og hafniumindsatser vil forhindre reaktioner mellem indsatsen og holderen i en plasmaelektrode.
Claims (4)
1. Elektrode til plasmalysbuearbejde i aktive eller i inerte medier, hvilken elektrode har en holder (1) med høj termisk og elektrisk 5 konduktivitet, i hvilken der er monteret en forbehandlet indsats (4), kendetegnet ved, at indsatsen (4) ved hjælp af forbehandlingen i det mindste delvis på de mod holderen vendende overflader har et hærdel ag (5) af carbider, nitrider, oxinitrider, carbonitrider, borider eller sil icider af indsatsmaterialet af 10 zirconium eller hafnium.
2. Elektrode ifølge krav 1, kendetegnet ved, at indsatsen (4) ved hjælp af forbehandlingen i overfladeområdet har en diffusionszone (5) med en smeltetemperatur i området fra 2000°C til 15 4000°C.
3. Elektrode ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at indsatsen (4) er forbehandlet ved carbonisering, oxinitrering, carbonitrering, nitrocarbonisering, boridering og/eller silicering 20 ved opvarmning i en gas, et flydende saltbad eller -pulver.
4. Elektrode ifølge krav 1,2 eller 3, kendetegnet ved, at holderen (1) er forsynet med et korrosionsresistent og varmereflekterende lag (6) af nikkel, chrom, nikkel-chrom eller 25 platin ved elektroplettering, fysisk dampudskillelse, kemisk damp udskillelse og/eller elektrodefri plettering. 30 35
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8502765 | 1985-06-05 | ||
| SE8502765A SE452862B (sv) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Ljusbagselektrod |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK265286D0 DK265286D0 (da) | 1986-06-04 |
| DK265286A DK265286A (da) | 1986-12-06 |
| DK161792B true DK161792B (da) | 1991-08-12 |
| DK161792C DK161792C (da) | 1992-03-09 |
Family
ID=20360450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK265286A DK161792C (da) | 1985-06-05 | 1986-06-04 | Elektrode til plasmalysbuearbejde |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4766349A (da) |
| JP (1) | JPS6218000A (da) |
| DE (1) | DE3618600A1 (da) |
| DK (1) | DK161792C (da) |
| FR (1) | FR2582973B1 (da) |
| GB (1) | GB2178279B (da) |
| IT (1) | IT1190121B (da) |
| SE (1) | SE452862B (da) |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2700255B2 (ja) * | 1988-09-07 | 1998-01-19 | 日本酸素株式会社 | ステンレス鋼の非消耗電極アーク溶接方法 |
| JP3005902B2 (ja) * | 1989-04-19 | 2000-02-07 | 松下電器産業株式会社 | プラズマ溶射装置 |
| FR2650470B1 (da) * | 1989-07-28 | 1992-09-04 | Soudure Autogene Francaise | |
| EP0463167A4 (en) * | 1990-01-15 | 1993-06-23 | Leningradsky Politekhnichesky Institut Imeni M.I.Kalinina | Method of making electrode |
| US5097111A (en) * | 1990-01-17 | 1992-03-17 | Esab Welding Products, Inc. | Electrode for plasma arc torch and method of fabricating same |
| US5023425A (en) * | 1990-01-17 | 1991-06-11 | Esab Welding Products, Inc. | Electrode for plasma arc torch and method of fabricating same |
| DE69107705T2 (de) * | 1990-06-26 | 1995-07-13 | Daihen Corp | Elektrode zum Gebrauch im Plasmalichtbogenbrenner. |
| US5310988A (en) * | 1992-05-20 | 1994-05-10 | Hypertherm, Inc. | Electrode for high current density plasma arc torch |
| US5464962A (en) * | 1992-05-20 | 1995-11-07 | Hypertherm, Inc. | Electrode for a plasma arc torch |
| JPH07130490A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-05-19 | Komatsu Ltd | プラズマトーチ |
| USD365345S (en) | 1994-05-27 | 1995-12-19 | Esab Welding Products, Inc. | Plasma torch electrode |
| US5857888A (en) * | 1996-10-28 | 1999-01-12 | Prometron Technics Corp. | Method of manufacturing a plasma torch eletrode |
| DE19707699C1 (de) * | 1997-02-26 | 1998-07-23 | Oliver Dr Ing Prause | Plasmabrenner für Plasmaspritzanlagen |
| AU9477598A (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-29 | Esab Group, Inc., The | Electrode with emissive element having conductive portions |
| US5951888A (en) * | 1998-07-09 | 1999-09-14 | The Esab Group, Inc. | Plasma electrode with arc-starting grooves |
| US6130399A (en) * | 1998-07-20 | 2000-10-10 | Hypertherm, Inc. | Electrode for a plasma arc torch having an improved insert configuration |
| US6191381B1 (en) | 1999-04-14 | 2001-02-20 | The Esab Group, Inc. | Tapered electrode for plasma arc cutting torches |
| US6177647B1 (en) * | 1999-04-29 | 2001-01-23 | Tatras, Inc. | Electrode for plasma arc torch and method of fabrication |
| US6403915B1 (en) | 2000-08-31 | 2002-06-11 | Hypertherm, Inc. | Electrode for a plasma arc torch having an enhanced cooling configuration |
| US6657153B2 (en) | 2001-01-31 | 2003-12-02 | The Esab Group, Inc. | Electrode diffusion bonding |
| US6420673B1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-07-16 | The Esab Group, Inc. | Powdered metal emissive elements |
| CA2440562C (en) * | 2001-03-09 | 2012-10-23 | Hypertherm, Inc. | Composite electrode for a plasma arc torch |
| US6528753B2 (en) * | 2001-05-31 | 2003-03-04 | The Esab Group, Inc. | Method of coating an emissive element |
| US6423922B1 (en) | 2001-05-31 | 2002-07-23 | The Esab Group, Inc. | Process of forming an electrode |
| US6483070B1 (en) | 2001-09-26 | 2002-11-19 | The Esab Group, Inc. | Electrode component thermal bonding |
| US6689988B2 (en) * | 2001-09-28 | 2004-02-10 | Illinois Tool Works Inc. | Welding gun having a plated tip and method for making same |
| US6563075B1 (en) | 2001-12-20 | 2003-05-13 | The Esab Group, Inc. | Method of forming an electrode |
| DE10323014B4 (de) * | 2003-04-23 | 2007-11-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Düse für Plasmabrenner |
| US20050029234A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Feng Lu | Resistance spot welding electrode |
| JP2005183068A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-07 | Ushio Inc | 放電ランプ |
| JP4756929B2 (ja) * | 2005-06-22 | 2011-08-24 | 荏原環境プラント株式会社 | プラズマ式溶融炉 |
| US20070045241A1 (en) * | 2005-08-29 | 2007-03-01 | Schneider Joseph C | Contact start plasma torch and method of operation |
| US7342197B2 (en) * | 2005-09-30 | 2008-03-11 | Phoenix Solutions Co. | Plasma torch with corrosive protected collimator |
| WO2009128888A1 (en) * | 2008-04-14 | 2009-10-22 | Hemlock Semiconductor Corporation | Manufacturing apparatus for depositing a material and an electrode for use therein |
| JP2011517734A (ja) * | 2008-04-14 | 2011-06-16 | ヘムロック・セミコンダクター・コーポレーション | 材料を蒸着するための製造装置及び当該装置において使用される電極 |
| KR101639577B1 (ko) * | 2008-04-14 | 2016-07-14 | 헴로크세미컨덕터코포레이션 | 재료를 증착하기 위한 제조 장치와 이에 사용하기 위한 전극 |
| DE102010003064A1 (de) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Wacker Chemie Ag | Graphitelektrode |
| CN102573266B (zh) * | 2010-12-07 | 2016-04-13 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | 等离子体发生器及其阳极和阳极用合金材料 |
| WO2012118834A1 (en) | 2011-02-28 | 2012-09-07 | Thermal Dynamics Corporation | Plasma cutting tip with advanced cooling passageways |
| EP2642831A1 (de) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | Hollberg, Manfred | Plasma-Elektrode für einen Plasma-Lichtbogenbrenner und Verfahren zur Herstellung |
| US9949356B2 (en) | 2012-07-11 | 2018-04-17 | Lincoln Global, Inc. | Electrode for a plasma arc cutting torch |
| DE102017201159A1 (de) | 2017-01-25 | 2018-07-26 | Kjellberg-Stiftung | Bauelement oder Halteelement, das für die Plasmabearbeitung von Werkstücken einsetzbar ist und ein Verfahren zu seiner Herstellung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2180396A (en) * | 1938-01-27 | 1939-11-21 | James P Burke | Electrical contactor |
| NL290760A (da) * | 1962-03-30 | |||
| US3515839A (en) * | 1967-04-07 | 1970-06-02 | Hitachi Ltd | Plasma torch |
| US3546422A (en) * | 1968-02-15 | 1970-12-08 | David Grigorievich Bykhovsky | Device for plasma arc treatment of materials |
| US3597649A (en) * | 1968-02-15 | 1971-08-03 | David Grigorievich Bykhovsky | Device for plasma-arc treatment of materials |
| US3665145A (en) * | 1970-04-10 | 1972-05-23 | Harold J Engel | Resistance welding electrode |
| US3930139A (en) * | 1974-05-28 | 1975-12-30 | David Grigorievich Bykhovsky | Nonconsumable electrode for oxygen arc working |
| SU493097A1 (ru) * | 1974-10-28 | 1978-06-25 | Ордена Ленина И Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Имени Е.О.Патона | Плазменный резак |
| SE426215B (sv) * | 1978-05-11 | 1982-12-20 | Vni Pk I Tech Inst Elektrosvar | Icke-smeltande elektrod for plasmabagsvetsning och forfarande for framstellning derav |
-
1985
- 1985-06-05 SE SE8502765A patent/SE452862B/sv not_active IP Right Cessation
-
1986
- 1986-06-03 JP JP61129039A patent/JPS6218000A/ja active Pending
- 1986-06-03 DE DE19863618600 patent/DE3618600A1/de active Granted
- 1986-06-04 DK DK265286A patent/DK161792C/da not_active IP Right Cessation
- 1986-06-04 GB GB08613468A patent/GB2178279B/en not_active Expired
- 1986-06-04 FR FR868608054A patent/FR2582973B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-04 IT IT20668/86A patent/IT1190121B/it active
- 1986-06-05 US US06/900,796 patent/US4766349A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8613468D0 (en) | 1986-07-09 |
| SE8502765L (sv) | 1986-12-06 |
| FR2582973A1 (fr) | 1986-12-12 |
| GB2178279B (en) | 1988-11-16 |
| JPS6218000A (ja) | 1987-01-26 |
| DK265286A (da) | 1986-12-06 |
| GB2178279A (en) | 1987-02-04 |
| SE8502765D0 (sv) | 1985-06-05 |
| DK265286D0 (da) | 1986-06-04 |
| US4766349A (en) | 1988-08-23 |
| SE452862B (sv) | 1987-12-21 |
| DK161792C (da) | 1992-03-09 |
| IT8620668A1 (it) | 1987-12-04 |
| DE3618600A1 (de) | 1986-12-11 |
| FR2582973B1 (fr) | 1992-04-17 |
| IT1190121B (it) | 1988-02-10 |
| IT8620668A0 (it) | 1986-06-04 |
| DE3618600C2 (da) | 1989-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK161792B (da) | Elektrode til plasmalysbuearbejde | |
| US4669212A (en) | Gun barrel for use at high temperature | |
| EP1035231B1 (en) | Electrode rod for spark deposition, process for the production thereof, and process for covering with superabrasive-containing layer | |
| EP0075316B1 (en) | Coating composition and method | |
| JP2010520810A (ja) | 摩擦撹拌接合用の高融点金属工具 | |
| EP0179877B1 (en) | Wear resistant gun barrel and method of forming | |
| US4947024A (en) | Welding apparatus coated with spatter-resistant and electrically conductive film | |
| SE453369B (sv) | Slitbestendig beleggning for skerverktyg och forfarande for paforande av beleggningen | |
| EP2170781B1 (en) | Method for joining sic-diamond | |
| US20010051226A1 (en) | Method of internally coating a weapon barrel by a plasma flame | |
| US5857888A (en) | Method of manufacturing a plasma torch eletrode | |
| EP1630254B1 (en) | Electrode for discharge surface treatment, discharge surface treatment method and discharge surface treatment apparatus | |
| JP4070816B2 (ja) | 炭素を含む非多孔性または多孔性材料のハロゲン化雰囲気における熱化学的処理 | |
| FI80296C (fi) | Foerfarande foer paofoerande av ett oeverdrag i synnerhet pao skaerverktyg. | |
| EP0112206A1 (fr) | Procédé de revêtement en carbures de surfaces métalliques | |
| JP2000117447A (ja) | プラズマトーチ用電極の製造方法、プラズマトーチ用電極のためのインサートの製造方法、およびプラズマトーチ用電極のためのインサート | |
| FI80910C (fi) | Slitstark belaeggning foer skaerverktyg och foerfarande foer paofoerande av denna belaeggning. | |
| JPH0363949B2 (da) | ||
| Bazlova | Investigation of adhesion and diffusion activity of Cu–Mn–Ni brazing filler metal with WC–8Co cemented carbide | |
| Söderberg et al. | Properties and performance of diamond coated ceramic cutting tools | |
| JPS59224221A (ja) | 高硬度材の加工方法 | |
| Shabaik | Wear of Cutting Tools | |
| Samsonov | Examples of the Application of Refractory Compounds | |
| JPH0457606A (ja) | 炭化ホウ素被覆切削工具 | |
| Tauqir et al. | Synthesis of tungsten carbide composite surface on steel substrates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PBP | Patent lapsed |