ES2645029T3

ES2645029T3 - Antorcha de plasma con inyector lateral

Info

Publication number: ES2645029T3
Application number: ES10712528.8T
Authority: ES
Inventors: Alain Alimant; Dominique Billieres
Original assignee: Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Current assignee: Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: US8389888B2; EP2407012A2; FR2943209A1; CN102349355A; AU2010222559B2; JP2012520171A; CA2753762C; PL2407012T3; KR101771249B1; CA2753762A1; KR20110134406A; EA201190213A1; JP5597652B2; DK2407012T3; WO2010103497A2; EP2407012B1; AU2010222559A1; FR2943209B1; MX2011009388A; US20120055907A1

Description

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DESCRIPCION

Antorcha de plasma con inyector lateral Ambito Tecnico

La invencion se refiere a un generador de plasma y a una antorcha de plasma que utiliza dicho generador de plasma.

Estado de la tecnica

La tecnica de proyeccion por plasma, en ingles “plasma spraying”, sirve clasicamente para formar un revestimiento sobre un substrato. Consiste, generalmente, en producir un arco electrico, en insuflar un gas plasmageno a traves de este arco electrico con el fin de generar un flujo de plasma a temperatura muy elevada y a gran velocidad, luego en inyectar en este flujo de plasma partfculas para proyectarlas sobre el substrato. Clasicamente, las partfculas se funden, al menos parcialmente, en el plasma y pueden asf adherirse eficazmente las unas a las otras y sobre el substrato durante su enfriamiento.

Esta tecnica puede asf ser utilizada para revestir la superficie de un substrato metalico, ceramico, de cermet, de polfmero, de material organico o de material compuesto, en particular con matriz organica. Esta tecnica se utiliza particularmente para revestir piezas de formas variadas, que presentan por ejemplo geometnas planas o de revolucion, particularmente cilmdricas, o geometnas complejas, pudiendo estas piezas ser de tamano variable, siendo el unico lfmite la accesibilidad por el chorro de partfculas. El objetivo puede ser, por ejemplo, aportar al substrato una funcionalidad superficial tal como la resistencia a la abrasion, la modificacion del coeficiente de friccion, la barrera termica o el aislamiento electrico.

Esta tecnica puede ser igualmente utilizada para fabricar piezas voluminosas, por una tecnica llamada de “plasma formage” (formacion de plasma). Gracias a esta tecnica, resulta asf posible aplicar un revestimiento con un espesor de varios milfmetros, incluso mas de 10 mm.

Las antorchas de plasma, o “plasmatrones”, se describen por ejemplo en WO 96/18283, US 5.406.046, US 5.332.885, WO 01/05198 o WO 95/35647 o US5420391 o US 3.591.759 o US 5.444.209.

Los criterios de rendimiento de una antorcha de plasma en el uso industrial pueden establecerse como sigue:

- una productividad de proyeccion elevada, estando la productividad de proyeccion definida por la cantidad de materia depositada por unidad de tiempo,

- un alto rendimiento de proyeccion, estando el rendimiento de proyeccion definido por la relacion, en porcentaje en peso, entre la cantidad de materia depositada y la cantidad de materia inyectada en el flujo de plasma,

- una calidad maxima para el revestimiento, y en particular la posibilidad de realizar un deposito homogeneo y reproducible, con un caudal de materia elevado incluido,

- un consumo energetico mmimo,

- un tiempo de mantenimiento lo mas bajo y un intervalo de tiempo entre dos operaciones de mantenimiento consecutivas lo mas elevado posible, y

- una contaminacion por perdida de materia del catodo reducida.

Un objetivo de la presente invencion es proporcionar una antorcha de plasma que satisfaga, al menos parcialmente, estos criterios.

Resumen de la invencion

A este respecto, la invencion propone un generador de plasma segun la reivindicacion 1.

La reivindicacion 10 reivindica un primer modo de realizacion.

La reivindicacion 12, reivindica un segundo modo de realizacion. La relacion R” es de preferencia superior a 1,25. Los inventores han observado que un generador de plasma segun la invencion permite realizar un deposito con una productividad y un rendimiento muy elevados, con un consumo electrico y una contaminacion por el catodo limitadas.

En particular, la invencion conduce a excelentes rendimientos cuando el gas plasmageno gira alrededor del catodo, formando un vortice.

De preferencia, un generador de plasma segun la invencion puede ademas presentar tambien una o varias de las caractensticas opcionales siguientes:

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- Entre el conjunto de orificios de inyeccion del dispositivo de inyeccion, el indicado orificio de inyeccion es aquel o uno de los que presentan la posicion axial la mas no abajo.

- La distancia axial x es de preferencia inferior a 25 mm, de preferencia inferior a 18 mm y/o de preferencia superior a 5 mm, siendo una distancia x de aproximadamente 13 mm particularmente muy adecuada.

- La distancia axial x' es de preferencia inferior a 30 mm, de preferencia inferior a 25 mm y/o de preferencia superior a 9 mm, incluso superior a 15 mm, siendo una distancia x' de aproximadamente 20 mm particularmente muy adecuada.

- La distancia radial yi es de preferencia inferior a 27 mm, de preferencia inferior a 20 mm incluso inferior a 15 mm y/o de preferencia superior a 6 mm, incluso superior a 10 mm, siendo una distancia y de aproximadamente 12 mm particularmente muy adecuada.

- La distancia axial x” que separa la posicion axial pac de la posicion axial pa desde el punto el mas no abajo del anodo es de preferencia inferior a 60 mm, de preferencia inferior a 50 mm y/o de preferencia superior a 30 mm, siendo una distancia x” de aproximadamente 45 mm particularmente bien adaptada.

- La relacion R''' entre la distancia radial minima yAc entre el anodo y el catodo en la posicion axial pac y la mayor dimension transversal Dc del catodo en la camara de arco es de preferencia inferior a 1,25, de preferencia inferior a 0,5 y de preferencia superior a 0,1, de preferencia superior a 0,2, siendo una relacion R''' de aproximadamente 0,3 particularmente muy adecuada.

- El dispositivo de inyeccion comprende una pluralidad de orificios de inyeccion, al menos una de las condiciones, y de preferencia todas las condiciones, impuestas en las relaciones R, R', R'', y en las distancias x, x', x'' e y, comprobandose sea cual fuere el orificio de inyeccion considerado.

- El dispositivo de inyeccion es un dispositivo de inyeccion de preferencia, como se describe a continuacion.

- El catodo comprende, en su extremo libre, una porcion conica, de preferencia en forma de punta o redondeada. El angulo en el vertice 8 de esta porcion conica es de preferencia superior a 30°. De preferencia superior a 40o y/o inferior a 75° de preferencia inferior a 60o. La longitud, segun el eje del catodo, de la porcion conica es de preferencia superior a 3 mm y/o inferior a 15 mm, de preferencia inferior a 8 mm. El diametro mayor de esta porcion conica (a nivel de su base) es de preferencia superior a 6 mm, de preferencia superior a 8 mm y/o inferior a 14 mm, de preferencia inferior a 10 mm. De preferencia, la extremidad libre de la porcion conica esta redondeada, siendo el radio de curvatura de esta extremidad de preferencia superior a 1 mm y/o inferior a 4 mm.

- El catodo comprende de preferencia inmediatamente no arriba de la porcion conica, una porcion cilmdrica. La porcion cilmdrica presenta de preferencia una longitud superior a 5 mm, de preferencia superior a 8 mm y/o inferior a 50 mm, de preferencia inferior a 25 mm, de preferencia todavfa inferior a 20 mm, de preferencia inferior a 15 mm. La porcion cilmdrica presenta de preferencia una seccion circular y un diametro superior a 4 mm, de preferencia superior a 6 mm, de preferencia superior a 8 mm y/o inferior a 20 mm, de preferencia inferior a 14 mm, de preferencia todavfa inferior a 10 mm. De preferencia la porcion cilmdrica presenta un diametro sustancialmente igual al mayor diametro de la porcion conica, con el fin de extenderse en la continuidad de esta ultima.

- De preferencia, el catodo comprende, de preferencia inmediatamente no arriba de la porcion cilmdrica, una porcion troncoconica. De preferencia, la porcion troncoconica, se extiende hasta el fondo (referencia 59 en la figura 2) de la camara en la cual se genera el arco electrico. De preferencia el angulo en el vertice y de esta porcion troncoconica es superior a 10° de preferencia superior a 30o y/o inferior a 90° de preferencia inferior a 45o. La longitud de la porcion troncoconica puede ser superior a 5 mm y/o inferior a 15 mm. De preferencia, el mayor diametro de la porcion troncoconica es superior a 6 mm, de preferencia superior a 10 mm y/o inferior a 30 mm, de preferencia inferior a 20 mm, de preferencia todavfa inferior a 18 mm y/o el diametro mas pequeno de la indicada porcion troncoconica es superior a 4 mm, de preferencia superior a 6 mm, de preferencia superior a 8 mm y/o inferior a 20 mm, de preferencia inferior a 14 mm, de preferencia todavfa inferior a 10 mm. De preferencia, este diametro mas pequeno es igual al diametro de la porcion cilmdrica, de forma que la porcion troncoconica se extienda en la prolongacion de la porcion cilmdrica.

- En un modo de realizacion, la longitud de la porcion conica es inferior a la longitud de la porcion cilmdrica. La relacion entre la longitud de la porcion conica y la longitud de la porcion cilmdrica puede en particular ser superior a 0,5 y/o inferior a 1.

- En un modo de realizacion, la longitud de la porcion cilmdrica es sustancialmente identica a la longitud de la porcion troncoconica.

- De preferencia, el catodo comprende una porcion cilmdrica, de preferencia de seccion circular, de preferencia prolongada coaxialmente, en la camara de arco, por una porcion conica. De preferencia todavfa, el catodo comprende, coaxialmente, una porcion troncoconica prolongada por una porcion cilmdrica, de preferencia de seccion circular, de preferencia prolongada, en la camara de arco, por una porcion conica.

- De preferencia, el catodo comprende una porcion troncoconica y al menos uno, de preferencia todos los orificios de inyeccion estan dispuestos segun uno o varios planos transversales que cortan la indicada porcion troncoconica. En un modo de realizacion, todos los orificios de inyeccion pertenecen a un mismo plano transversal. Este plano transversal puede estar dispuesto, por ejemplo, a una distancia de la base de la porcion troncoconica (correspondiente al diametro mayor de la porcion troncoconica) comprendida entre un 30% y un 90%, de preferencia entre un 40% y un 70% de la longitud de la porcion troncoconica.

- El catodo es un catodo de plasma de arco soplado, de preferencia un catodo caliente de tipo varilla.

- En un modo de realizacion, el catodo es monobloque, es decir constituido en un solo material. En otro

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modo de realizacion el catodo comprende una varilla de tungsteno y una parte de cobre, en la cual se introduce la varilla de tungsteno.

- La camara comprende una parte cilmdrica no arriba y/o una parte convergente (en direccion no abajo) intermedia y/o una parte cilmdrica no abajo. La parte convergente intermedia puede ser particularmente troncoconica o comprender varias partes troncoconicas, en particular dos partes troncoconicas, que se extienden coaxialmente en la prolongacion entre sf (es decir sin una diferencia en la transicion entre estas partes troncoconicas). De preferencia, el angulo en el vertice y1 de una primera parte troncoconica no arriba de una segunda parte troncoconica es superior al angulo en el vertice y2 de la indicada segunda parte troncoconica. El angulo en el vertice y1 puede estar comprendido entre 50 y 70°. El angulo en el vertice y2 puede estar en particular comprendido entre 10 y 20°.

- De preferencia, la camara comprende sucesivamente, y coaxialmente desde no arriba a no abajo, una parte cilmdrica no arriba, una parte convergente intermedia y una parte cilmdrica no abajo. De preferencia, la longitud de la parte cilmdrica no arriba es superior a 5 mm y/o inferior a 40 mm, de preferencia inferior a 20 mm. De preferencia, la longitud de la parte convergente intermedia es superior a 10 mm y/o inferior a 80 mm, de preferencia inferior a 40 mm y de preferencia superior a 20 mm y/o inferior a 30 mm. De preferencia, la longitud de la parte cilmdrica no abajo es superior a 10 mm y/o inferior a 80 mm, de preferencia inferior a 40 mm y de preferencia superior a 20 mm y/o inferior a 30 mm.

- De preferencia, el diametro de la parte cilmdrica no arriba es superior a 10 mm, de preferencia superior a 15 mm y/o inferior a 70 mm, de preferencia inferior a 40 mm, de preferencia inferior a 30 mm.

- El mayor diametro de la parte convergente intermedia (base) es superior a 15 mm y/o inferior a 40 mm, de preferencia inferior a 25 mm. De preferencia, el diametro de la parte cilmdrica no arriba es superior al mayor diametro de la parte convergente intermedia, de forma que exista una diferencia entre estas dos partes.

- El diametro mas pequeno de la parte convergente intermedia es superior a 4 mm de preferencia superior a 5 mm y/o inferior a 20 mm, de preferencia inferior a 12 mm, de preferencia inferior a 9 mm.

- El diametro de la parte cilmdrica no abajo es superior a 4 mm, de preferencia superior a 5 mm y/o inferior a 20mm, de preferencia inferior a 12 mm, de preferencia todavfa inferior a 9 mm.

- De preferencia todavfa, el diametro mas pequeno de la parte convergente intermedia es sustancialmente igual al diametro de la parte cilmdrica no abajo, de forma que la parte cilmdrica no abajo pueda extenderse en la continuidad de la parte convergente intermedia.

- La longitud de la parte cilmdrica no arriba es superior a la longitud de la porcion troncoconica del catodo.

- De preferencia aun, la suma de la longitud de la parte cilmdrica no arriba y de la parte convergente intermedia es superior a la longitud del catodo en la camara. En un modo de realizacion, el extremo libre del catodo se extiende sustancialmente a la mitad de la extension de la parte convergente intermedia de la camara. En particular, la misma puede extenderse a una distancia, desde la base de la parte convergente intermedia, comprendida entre un 30 y un 70%, de preferencia entre un 40% y un 60% de la extension de la parte convergente intermedia.

La invencion se refiere igualmente a un dispositivo de inyeccion de gas plasmageno conformado de forma que cree un vortice alrededor del catodo, en particular alrededor de la parte no abajo del catodo que se extiende en la camara del arco.

El dispositivo de inyeccion puede tambien comprender una o varias de las caractensticas opcionales siguientes:

- El dispositivo de inyeccion esta dispuesto no arriba de la parte del catodo que se extiende en la camara de arco. El dispositivo de inyeccion puede en particular estar dispuesto en el extremo no arriba de la camara.

- El dispositivo de inyeccion comprende al menos un conducto de inyeccion. De preferencia, el dispositivo de inyeccion comprende al menos cuatro conductos de inyeccion, incluso al menos 8 conductos de inyeccion.

- El diametro del orificio de inyeccion de un conducto de inyeccion es de preferencia superior a 0,5 mm y/o inferior a 5 mm, de preferencia de aproximadamente 2 mm.

- Un conducto de inyeccion esta dispuesto de forma que la proyeccion del eje de inyeccion en un plano radial que pasa por el centro del orificio de inyeccion de dicho conducto de inyeccion forma un angulo a con el eje X superior a 10° superior a 20° e inferior a 70° o inferior a 60°.

- Un conducto de inyeccion se coloca de forma que, en una posicion ensamblada en la cual el dispositivo de inyeccion esta integrado en un generador de plasma de eje X, pasando la proyeccion del eje de inyeccion en un plano transversal por el centro del orificio de inyeccion de dicho conducto de inyeccion forma un angulo p con un radio que se extiende en el mencionado plano transversal y que pasa por el eje X y por el centro de dicho orificio de inyeccion, siendo el angulo p inferior a 45° de preferencia inferior a 30° y/o superior a 5° de preferencia superior a 10° incluso superior a 20°.

- Varios conductos de inyeccion, de preferencia todos los conductos de inyeccion, presentan los mismos valores para x y/o x' y/o a y/o p.

- El dispositivo de inyeccion presenta la forma de una corona, de preferencia extendiendose segun un plano transversal, siendo el eje de la corona el eje X.

- El dispositivo de inyeccion comprende una pluralidad de orificios de inyeccion repartidos equiangularmente alrededor del eje X.

La invencion se refiere igualmente a una antorcha de plasma que comprende:

- un generador de plasma segun la invencion, y

- medios de inyeccion de una materia a proyectar en un flujo de plasma generado por el indicado generador de plasma.

5 Los medios de inyeccion de la materia a proyectar pueden desembocar en el interior del generador de plasma, y en particular en la camara de arco, o desembocar en el exterior del generador de plasma, en particular en la embocadura de la camara de arco.

Los indicados medios de inyeccion de la materia a proyectar pueden estar dispuestos de forma que inyecten la mencionada materia a proyectar segun un eje que se extiende en un plano radial (pasando por el eje X) y formando 10 con un plano transversal al eje X un angulo 0, en valor absoluto, inferior a 40°, inferior a 30°, inferior a 20°, siendo un angulo inferior a 15o muy adecuado. El conducto de inyeccion puede ser girado hacia adentro (angulo 0 negativo, como se ha representado en la figura 8) con relacion al flujo de plasma, girado hacia afuera (angulo 0 angulo positivo), o ser orientado perpendicularmente con relacion al eje X del generador de plasma (0 = 0, como se ha representado en la figura 1).

15 Breve descripcion de las figuras

Otras caractensticas y ventajas de la invencion apareceran todavfa con la lectura de la descripcion detallada que seguira y con la lectura del dibujo adjunto en el cual:

- la figura 1 representa, en seccion longitudinal, una antorcha de plasma en un modo de realizacion segun la invencion;

20 - la figura 2 represente un detalle de la figura 1;

- las figuras 3a y 3b representan, en seccion longitudinal y en seccion transversal, (segun el plano A-A representado en la figura 3a), un dispositivo de inyeccion de gas plasmageno utilizado en la antorcha de plasma de la figura 1;

- la figura 7a representa en seccion longitudinal un dispositivo de inyeccion de gas plasmageno utilizado en

25 la variante de la antorcha de plasma segun la figura 6 y las figuras 7b y 7c representan este dispositivo en

seccion transversal segun los planos A-A y B-B representados en la figura 7a, respectivamente;

- las figuras 4, 5, 6 y 8 representan, en seccion longitudinal, variantes de antorchas de plasma segun la invencion;

- la figura 9 representa un catodo en un modo de realizacion preferido;

30 - la figura 10 representa un anodo en un modo de realizacion preferido.

En las diferentes figuras, se utilizan referencias identicas para designar elementos identicos o analogos.

La descripcion detallada y el dibujo son proporcionados para fines ilustrativos y no limitativos.

Definiciones

En la presente descripcion, los calificativos «no arriba» y «no abajo» son utilizados en referencia al sentido de 35 circulacion del flujo de gas plasmageno.

Un «plano transversal» es un plano perpendicular al eje X.

Un «plano radial» es un plano que contiene el eje X.

Por «posicion axial», se designa una posicion segun el eje X. Dicho de otro modo, la posicion axial de un punto se facilita por su proyeccion normal sobre el eje X.

40 La posicion axial pac de aproximacion radial maxima del anodo y del catodo se define como la posicion, sobre el eje X, del plano transversal en el cual la distancia entre el anodo y el catodo es minima. Esta distancia radial (es decir medida en un plano transversal) se llama «distancia radial mmima» e indicada por yAc como se ha representado en la figura 2. Si la distancia entre el anodo y el catodo es minima en varios planos transversales, la posicion de pac designa la posicion del plano el mas no arriba.

45 La «camara» es el volumen que se extiende desde la abertura de salida por la cual sale el plasma de dicho generador de plasma hacia el interior del generador de plasma. La camara esta constituida, no arriba, por una «camara de expansion» en la cual el gas plasmageno es inyectado, y por una «camara de arco» en la cual se genera el arco electrico. Se considera que el plano transversal en la posicion pac define el lfmite entre la camara de expansion y la camara de arco.

50 La mayor dimension transversal Dc del catodo en la camara de arco se mide teniendo en cuenta solo la parte del

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catodo que se extiende en la camara de arco. Cuando, como en el modo de realizacion preferido de la invencion, el catodo comprende, extendiendose en la camara de arco, una porcion cilmdrica de seccion circular, que termina por una porcion conica formando una punta, esta dimension transversal corresponde al diametro de la porcion cilmdrica del catodo.

Por “que comprende uno”, se entiende, “que comprende al menos uno”, salvo indicacion contraria.

Descripcion detallada

Ahora se hace referencia a la figura 1.

Una antorcha de plasma 10 comprende clasicamente un generador de plasma 20 y medios de inyeccion 21 de una materia a proyectar en el flujo de plasma producido por el generador de plasma 20.

El generador de plasma 20 comprende un catodo 22 que se extiende segun un eje X y un anodo 24 dispuestos de forma que puedan generar, en una camara 26, un arco electrico E bajo el efecto de una tension electrica producida por medio de un generador electrico 28. El generador de plasma 20 comprende igualmente un dispositivo de inyeccion 30 con el fin de inyectar un gas plasmageno G en la camara 26.

El generador de plasma puede igualmente comprender una camara de presurizacion o de uniformizacion de presion del gas plasmageno, no representada, no arriba del dispositivo de inyeccion 30.

El generador de plasma 20 comprende por ultimo un cuerpo 34 que permite solidarizar los otros organos.

El cuerpo 34 aloja un soporte de catodo 36 sobre el cual esta fijado el catodo 22, un soporte de anodo 38 sobre el cual esta fijado el anodo 24 y un cuerpo aislante electricamente 40 interpuesto entre el conjunto constituido por el soporte de catodo 36 y el catodo 22 por un lado y el conjunto constituido por el soporte de anodo 38 y el anodo 24 por otro lado, con el fin de aislarlos electricamente uno del otro.

El cuerpo 34 esta en general formado por dos cubiertas 34' y 34” que se ajustan alrededor de los soportes de anodo y de catodo y del dispositivo de inyeccion como se ha representado en la figura 1. De preferencia, el cuerpo 34 es monobloque. En particular, en un modo de realizacion, el dispositivo de inyeccion constituye con el soporte de anodo un cuerpo monobloque, como se ha representado por ejemplo en la figura 8. Ventajosamente, un cuerpo monobloque permite mejorar el centrado de las piezas con relacion al eje de la antorcha y hace mas facil el montaje y el desmontaje de la antorcha.

El cuerpo aislante electricamente 40 esta de preferencia constituido por un material resistente a la radiacion del plasma. La naturaleza de los medios utilizados para el aislamiento electrico puede igualmente adaptarse en funcion de la temperatura local. Por ejemplo, como se ha representado en la figura 8, una pieza aislante 41 de resistencia termica reducida puede colocarse en la zona que no este directamente expuesta al plasma.

Los soportes de catodo 36 y de anodo 38 se encuentran respectivamente al mismo potencial electrico que el catodo 22 y el anodo 24. Sin embargo, el catodo 22 y el anodo 24 son clasicamente piezas de desgaste constituidas por cobre y tungsteno mientras que los cuerpos de catodo 36 y de anodo 38 son clasicamente de aleacion de cobre.

Los terminales + y - del generador electrico 28 estan conectados directa o indirectamente respectivamente al anodo 24 y al catodo 22. El generador electrico 28 esta clasicamente adaptado para poder crear entre el anodo y el catodo una tension superior a 40V y/o inferior a 120V.

La figura 2 muestra que el catodo 22, en forma de varilla de eje X, comprende sucesivamente, coaxialmente, desde no arriba a no abajo, una porcion troncoconica 45, de diametro decreciente, una porcion cilmdrica 46 de seccion transversal circular y una porcion conica 48 de vertice redondeado.

En un modo de realizacion, la porcion cilmdrica presenta un diametro superior a 5 mm, superior a 6 mm y/o inferior a 11 mm, inferior a 10 mm, un diametro de aproximadamente 8 mm es muy adecuado.

El diametro de la porcion cilmdrica 46, indicado por Dc, es llamado “diametro del catodo”, y es de preferencia de aproximadamente 8 mm. La posicion axial del extremo no abajo 50 del catodo 22 se indica a continuacion pc

El catodo 22 puede estar constituido por tungsteno, eventualmente dopado con un dopante que permite reducir el potencial de extraccion del metal que constituye el catodo con relacion al del tungsteno. El tungsteno puede particularmente ser dopado por un oxido de torio y/o de lantano y/o de cerio y/o de itrio. Esto permite ventajosamente aumentar la densidad de la corriente en el punto de fusion del metal o disminuir la temperatura de funcionamiento en algunos centenares de grados oC con relacion a la utilizacion de un catodo de tungsteno puro.

El catodo puede ser de un mismo material o no. Por ejemplo, en la figura 8, el catodo 22 comprende una varilla

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22''de tungsteno, dopado o no, y una parte de cobre 22', para la fijacion al soporte de catodo.

El anodo 24 presenta la forma de un manguito de eje X, cuya superficie interior 54 comprende sucesivamente, desde no arriba a no abajo, una porcion troncoconica 56 y una porcion cilmdrica 58, de seccion circular.

Como el catodo, el anodo puede ser de un mismo material o no.

Con el fin de reducir la erosion del anodo por el pie de arco de la columna de plasma, al menos una parte de la superficie interior 54 del anodo, y en particular no abajo de la zona de inicio del arco (situada en la porcion troncoconica 56), se realiza en un metal refractario y conductor, preferentemente de tungsteno.

La superficie interior de la porcion cilmdrica 58 del anodo puede ser igualmente protegida por un revestimiento o una camisa 57, por ejemplo de tungsteno, como se ha representado en la figura 8.

La posicion axial del anodo 24 es tal que una parte de la porcion cilmdrica 46 y la porcion conica 48 del catodo 22 estan dispuestas frente a la porcion troncoconica 56, es decir en el volumen de la camara 26 delimitado radialmente por la porcion troncoconica 56.

En el modo de realizacion representado en la figural, la posicion axial pac se situa sustancialmente a nivel de la union entre la porcion cilmdrica 46 y la porcion conica 48 del catodo 22.

La camara 26 comprende sucesivamente, desde no arriba a no abajo, una camara de expansion 26' que se extiende axialmente desde el fondo 59 de la camara 26, hasta la posicion pac, luego una camara de arco 26” que se extiende axialmente desde la posicion pac hasta la posicion pa por una abertura de salida 60, delimitada por el extremo no abajo del anodo y por el cual el plasma sale del generador de plasma.

De preferencia, el diametro de la abertura de salida 60 es superior a 4 mm, de preferencia superior a 5 mm y/o inferior a 15 mm, de preferencia inferior a 9 mm.

La camara 26 puede desembocar por la abertura de salida 60 por mediacion de una tobera que se extiende de preferencia segun el eje X y cuyo diametro puede variar segun la posicion de la seccion transversal considerada, como se ha representado por ejemplo en la figura 4 o ser constante, como se ha representado en la figura 1.

El dispositivo de inyeccion 30, representado con mas detalle en las figuras 3a y 3b, esta conformado y dispuesto con el fin de poder crear un flujo de gas que gira alrededor de la porcion cilmdrica 46, incluso alrededor de la porcion conica 48, del catodo 22. De preferencia, el dispositivo de inyeccion 30 presenta la forma de una corona de eje X.

La pared lateral 70 de esta corona esta perforada con ocho conductos de inyeccion 72, sustancialmente rectilmeos. Cada conducto de inyeccion 72 desemboca hacia el interior de la corona por un orificio de inyeccion 74. El centro de un orificio de inyeccion 74 define la posicion axial pi y la distancia radial yi de este orificio de inyeccion.

La seccion transversal de un conducto de inyeccion 72 es sustancialmente cilmdrica y presenta un diametro D comprendido entre 0,5 mm y 5 mm.

La distancia radial yi entre el eje X y el centro de uno cualquiera de los orificios de inyeccion es constante. La misma es de preferencia superior a 10 mm y/o inferior a 20 mm, una distancia radial yi de aproximadamente 12 mm es muy adecuada.

Los orificios de inyeccion 74 estan repartidos en un mismo plano transversal p (segun la seccion A-A). Presentan todos el mismo diametro D, la misma posicion axial p (=pi) y la misma distancia radial, y (= yi).

Un conducto de inyeccion 72 desemboca hacia el eje de la corona, segun un eje de inyeccion Ii. En un plano radial que pasa por el centro del orificio de inyeccion 74, la proyeccion del eje de inyeccion Ii forma, con el eje X, un angulo a de 45°, como se ha representado en la figura 3a.

En un plano de proyeccion transversal, que pasa por el centro del orificio de inyeccion 74, el eje de inyeccion Ii forma, con un radio que pasa por el eje X y el centro de dicho orificio de inyeccion 74, un angulo p de 25° como se ha representado en la figura 3b.

El dispositivo de inyeccion 30 esta dispuesto en la camara de expansion 26'.

Se indica con x la distancia axial entre la posicion axial pAcde acercamiento radial maximo del catodo 22 y del anodo 24 y la posicion p de los orificios de inyeccion del plano p, lo mas no abajo. Se indica con R la relacion entre x y el diametro Dc de la porcion cilmdrica 46 del catodo 22 (R = pac /Dc). En el modo de realizacion de la figura 1 o de la figura 2, x es de aproximadamente 15 mm y la relacion R es de aproximadamente 1,88.

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Se indica con x' la distancia axial que separa la posicion axial pc del extremo no abajo 50 del catodo 22 y la posicion p. Se indica por R' la relacion entre x' y el diametro Dc del catodo 22 (R' = x'/Dc). En el modo de realizacion de la figura 1 o de la figura 2, x' es igual a aproximadamente 20 mm y la relacion R' es de 2,5.

Por ultimo, se indica la relacion R” la relacion entre la distancia radial y entre el eje X y los conductos de inyeccion 72 y el diametro Dc del catodo 22 (R” = y/Dc). En el modo de realizacion de la figura 1 o de la figura 2, y es igual a aproximadamente 13 mm y la relacion R” es igual a aproximadamente 1,63.

Sin estar ligados por una teona, los inventores han observado que cuando al menos una de las relaciones R, R' y R” es conforme a la invencion, los rendimientos de la antorcha de plasma son particularmente destacables, particularmente cuando el gas plasmageno se inyecta no arriba del catodo, y en particular se inyecta de forma que pueda girar alrededor del catodo. La utilizacion de un dispositivo de inyeccion segun la invencion se muestra particularmente ventajosa a este respecto. Segun la invencion, el gas plasmageno se inyecta muy cerca del extremo no abajo del catodo. El chorro de gas plasmageno es debilmente amortiguado en esta corta distancia y el gas plasmageno esta igualmente menos caliente en el momento en que alcanza el arco. Por consiguiente mantiene una viscosidad elevada facilitando el sostenimiento y el alargamiento del arco y permitiendo asf aumentar la potencia del generador de plasma. Ademas, la rotacion del gas alrededor del catodo permite igualmente, ventajosamente, limitar el desgaste de los electrodos.

El gas plasmageno G cuya circulacion se representa en la figura 2 por la flecha F, es de preferencia un gas seleccionado entre el argon y/o el hidrogeno y/o el helio y/o el nitrogeno.

El generador de plasma 20 comprende igualmente medios de enfriamiento aptos para enfriar el anodo 24 y/o el catodo 22 y/o el soporte de catodo 36 y/o el soporte de anodo 38. En particular, estos medios de enfriamiento pueden comprender medios para hacer circular un fluido refrigerante, por ejemplo agua, de preferencia con un regimen turbulento, definiendo el numero de Reynolds el regimen turbulento de este fluido que puede ser de preferencia superior a 3000, de preferencia aun superior a 10000.

Una camara de enfriamiento 76, de eje X, puede particularmente estar prevista en el soporte de anodo 38 con el fin de permitir una circulacion del lfquido refrigerante cerca del anodo 24.

Los medios de enfriamiento pueden ser igualmente comunes al cuerpo 34, al anodo y al catodo, como se ha representado en la figura 8.

La antorcha de plasma 10 comprende, ademas del generador de plasma 20, medios de inyeccion 21 dispuestos, en el modo de realizacion representado, con el fin de inyectar la materia en partmulas a proyectar cerca de la abertura de salida 60 de la camara 26. Todos los medios de inyeccion clasicamente utilizados, en el interior o en el exterior de la camara de arco 26'', pueden considerarse. Asf, los medios de inyeccion de la materia en partmulas a proyectar no son necesariamente exteriores al generador de plasma, sino que pueden estar integrados en este, como se ha representado en la figura 5.

En el modo de realizacion representado en la figura 1, los medios de inyeccion 21 estan dispuestos de forma que al menos una parte de la materia a proyectar sea inyectada hacia el eje X segun un eje que forma con un plano transversal P' un angulo 0 de aproximadamente 0°. En la figura 8, el angulo 0 es de aproximadamente 15°.

La figura 9 representa una variante para el catodo 22.

El catodo 22 comprende una varilla 22'' de tungsteno y una parte de cobre 22', en la cual se introduce la varilla 22'' de tungsteno.

Se distingue una parte no arriba 22a y una parte no abajo 22b del catodo, destinadas a extenderse fuera de la camara 26 y dentro de la camara 26, respectivamente (ver por ejemplo la figura 2). En lo que sigue de la descripcion, solo la parte no abajo 22b se describe.

El extremo libre de la parte no abajo 22b constituye una porcion conica 82 en forma de punta redondeada. El radio de curvatura de este extremo es superior a 1 mm e inferior a 4 mm. El angulo en el vertice 8 de esta porcion conica es de aproximadamente 45o. La longitud Ls2, segun el eje del catodo, de la porcion conica 82 es superior a 3 mm e inferior a 8 mm. El mayo diametro Ds2 de esta porcion conica (a nivel de su base) es superior a 6 mm e inferior a 10 mm.

El catodo 22 comprende, inmediatamente no arriba de la porcion conica 82, una porcion cilmdrica 84 de seccion circular, que presenta un diametro igual a Ds2. La porcion cilmdrica 84 presenta una longitud Ls4 superior a 5 mm e inferior a 15 mm.

El catodo comprende tambien, inmediatamente no arriba de la porcion cilmdrica 84, una porcion troncoconica 86. . El angulo en el vertice y de esta porcion troncoconica 86 es superior a 30o e inferior a 45o. La longitud Ls6 de la

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porcion troncoconica 86 es superior a 5 mm e inferior a 15 mm. El mayor diametro Ds6 de la porcion troncoconica 86 es superior a 6 mm y/o inferior a 18 mm. El diametro mas pequeno de la indicada porcion troncoconica 86 es sustancialmente igual a Ds2, de forma que la porcion troncoconica 86 se extienda en la prolongacion de la porcion cilmdrica 84.

De preferencia, el catodo esta conformado de forma que en servicio, al menos uno, de preferencia todos los orificios de inyeccion esten dispuestos segun un plano transversal pi que corta la indicada porcion troncoconica 86. En un modo de realizacion, esta dispuesto a una distancia «z» de la base de la porcion troncoconica 86 comprendida entre un 30% y un 90% de la longitud Ls6 de la porcion troncoconica 86.

La figura 10 representa una variante para el anodo 24. Este anodo comprende una primera parte 24a de cobre o de aleacion de cobre y una segunda parte 24b de tungsteno o de aleacion de tungsteno. La segunda parte 24b se introduce en la primera parte 24a de forma que defina con ella una parte no abajo de la camara 26, extendiendose no abajo de una parte cilmdrica no arriba 26a, representada con lmeas de trazo interrumpido, y definida por el dispositivo de inyeccion 30.

La segunda parte 24b esta en particular destinada para definir la camara de arco.

La parte no abajo de la camara 26 comprende sucesivamente, desde no arriba a no abajo, una parte convergente (a no abajo) intermedia 26b y una parte cilmdrica no abajo 26c.

La parte convergente intermedia 26b comprende primera y segunda partes troncoconicas, 26b' y 26b'', que se extienden coaxialmente en la prolongacion una de la otra. El angulo en el vertice y de la primera parte troncoconica 26b' no arriba de una segunda parte troncoconica, comprendido entre 50 y 70°, es superior al angulo en el vertice y2 de la indicada segunda parte troncoconica 26b'', comprendido entre 10 y 20o.

La longitud L26a de la parte cilmdrica no arriba 26a esta comprendida entre 5 y 20 mm.

La longitud L26b de la parte convergente intermedia 26b es de aproximadamente 24 mm.

La longitud L26b' de la primera parte troncoconica 26b' esta comprendida entre 2 y 10 mm, por ejemplo de aproximadamente 5 mm.

La longitud L26c de la parte cilmdrica no abajo 26c esta comprendida entre 20 y 30 mm.

El diametro D26a de la parte cilmdrica no arriba 26a es superior a 10 mm e inferior a 30 mm.

El mayor diametro D26b de la parte convergente intermedia 26b (base) es de aproximadamente 18 mm.

El diametro D26a de la parte cilmdrica no arriba es superior al mayor diametro D26b de la parte convergente intermedia, de forma que exista una diferencia 80 entre estas dos partes.

El diametro mas pequeno d26b de la parte convergente intermedia 26b es superior a 4 mm e inferior a 9 mm.

El diametro de la parte cilmdrica no abajo 26c es igual a d26b.

De preferencia, la longitud L26a de la parte cilmdrica no arriba 26a es superior a la longitud Ls6 de la porcion troncoconica 86 del catodo 24. De preferencia aun, la suma (L26a + L26b) de la longitud de la parte cilmdrica no arriba 26a y de la parte convergente intermedia 26b es superior a la longitud L22b del catodo 22 en la camara 26. Cuando el catodo 22 se pone en posicion de servicio en la camara 26 definida por el anodo 22, el extremo libre del catodo se extiende de preferencia sustancialmente a mitad de la longitud de la parte convergente intermedia de la camara.

El funcionamiento de una antorcha de plasma segun la invencion es similar al de las antorchas de plasma segun la tecnica anterior. Una tension electrica se crea por medio del generador electrico 28 entre el catodo 22 y el anodo 24 con el fin de crear un arco electrico E. El gas plasmageno G es entonces inyectado con un caudal tipicamente superior a 30 l/min e inferior a 100 l/min, a una temperatura superior a 0oC e inferior a 50oC, y a una presion absoluta inferior a 10 bares por medio del dispositivo de inyeccion 30 no arriba del extremo no abajo 50 del catodo 22. El flujo de gas plasmageno G gira alrededor del catodo 22 progresando dentro de la camara 26 hacia la abertura de salida 60. Atravesando el arco electrico E, el gas plasmageno G se transforma en plasma a temperatura muy alta, tipicamente a una temperatura superior a 8000 K, incluso superior a 10000 K. El flujo de plasma sale de la camara 26, sustancialmente segun el eje X, a una velocidad tfpicamente superior a los 400 m/s e inferior a los 800 m/s.

Simultaneamente, la materia a proyectar, en forma de partmulas, se inyecta en el flujo de plasma por medio de los medios de inyeccion 21.

La materia a proyectar puede en particular ser un polvo inorganico, metalico y/o ceramico y/o de cermet, incluso un

polvo organico, o eventualmente un Kquido tal como una suspension o una solucion de la materia a proyectar.

Esta materia es entonces arrastrada por el flujo de plasma y calentada, incluso fundida por el calor del plasma. Cuando la antorcha de plasma 10 esta orientada hacia un substrato, la materia es asf proyectada contra este substrato. En el enfriamiento, la misma se solidifica y se adhiere al substrato.

5 Ejemplos

Los ejemplos siguientes se facilitan a fines ilustrativos y no limitan el alcance de la invencion.

Dos antorchas de plasma T1 y T2, similares a la representada en la figura 8, han sido comparadas con dos antorchas comerciales disponibles en el mercado, una antorcha clasica tipo «F4» y una antorcha tricatodo de ultima generacion. Para las dos antorchas de plasma de la tecnica anterior, las condiciones de utilizacion (parametros 10 electricos, composicion de gas plasmageno, caudal de inyeccion de polvo, distancia de tiro) corresponden a las condiciones nominales preconizadas por el fabricante o a condiciones consideradas como mejores aun. Las condiciones de utilizacion de las antorchas de plasma T1 y T2 han sido seleccionadas con el fin de obtener los mejores rendimientos posibles.

La tabla 1 siguiente resume las caractensticas tecnicas de las antorchas de plasma sometidas a ensayo asf como 15 las condiciones del ensayo. Las dos antorchas de plasma comerciales comprenden orificios de inyeccion de gas plasmageno que desembocan en el fondo de la camara. Los parametros dimensiones que definen el dispositivo de inyeccion del gas plasmageno segun la invencion no se aplican por consiguiente a estas dos antorchas de plasma.

Tabla 1

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Antorcha de plasma: T1 T2 Antorcha clasica tipo «F4» Antorcha tricatodo de ultima generacion

Posicion del dispositivo de inyeccion del gas plasmageno con relacion al catodo: lateral lateral desde atras desde atras

Dispositivo de inyeccion del gas plasmageno: Angulo a 4^ cn o 4^ cn o No aplicable No aplicable

Angulo p: o LO CM 0°

x( = PAC- Pi): 13 mm 13 mm

R(= x/Dc): 1,6 1,6

x' (=PC- Pi): 20 mm 20 mm

R' (=x'/Dc): 2,5 2,5

y: 12,5 mm 12,5 mm

R”(=y/Dc): 1,75 1,75

Camara de arco: Diametro del catodo (Dc) 8 mm 8 mm

R''' (=yAc/Dc): 0,3 0,3

X” (=pa - pac): 43,5 mm 43,5 mm

Diametro abertura de salida (canal cilmdrico): 6,5 mm 6,5 mm 9 mm

Generador electrico: Corriente electrica (A) 750 700 630 530

Tension electrica (V): 72 66 68,5 103

Potencia electrica (kW): 54 46,2 43 55

Gas plasmageno: Argon (l/min) 50 40 38 30

Hidrogeno (l/min): 16 12 13 0

Helio (l/min): 0 0 0 35

Proyeccion del polvo: Gas portador Ar Ar Ar Ar

Caudal gas portador (l/min): 3 x 4 + 1 1 x 4,5 + 1 3,2 3 x 3,5

Caudal de inyeccion del polvo (g/min): 120 45 40 100

Distancia de tiro (distancia abertura de salida-substrato) (mm): 140 120 110 90

Diametro orificio de inyeccion del polvo a proyectar: 2 mm 2 mm 1,5 mm 1,8 mm

Distancia entre los medios de inyeccion del polvo y el eje de la antorcha: 9 mm 9 mm 6 mm 6,5

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: Angulo de inyeccion con relacion al eje de la antorcha CD O 0 CD O 0 CD O 0 CD O 0

Composicion del polvo proyectado: Oxido de cromo Oxido de cromo

Granulometna del polvo proyectado: 17-45 pm 17-45 pm

Resultados: Rendimiento de proyeccion (%) 52 45 40 50

Productividad (g/min): 62,4 20 16 50

Consumo energetico por kg depositado (kWh): 14,4 38,5 44,8 18,3

Como ahora se refleja claramente, una antorcha de plasma segun la invencion permite alcanzar un rendimiento y una productividad particularmente elevadas, para un consumo energetico reducido.

La comparacion de los rendimientos de las antorchas de plasma T1 y T2 muestra que la antorcha de plasma T1 permite obtener, con rendimiento de proyeccion (52%) aproximado, incluso mas elevado (rendimiento de proyeccion de T2 : 45%), una productividad (superior al 62%) mas de tres veces superior a la de la antorcha de plasma T2 para la cual el angulo p es nulo (20% aproximadamente).

Las mediciones de desgaste han mostrado que, con potencia equivalente, el desgaste de los electrodos de una antorcha de plasma segun la invencion, en particular con los angulos a y p tales como se han descrito anteriormente, es inferior al de las antorchas clasicas, y en particular a la de los electrodos de la antorcha de plasma F4. Ventajosamente, la contaminacion por cobre y/o tungsteno de la capa depositada es por ello reducida.

Bien entendido, la invencion no se limita a los modos de realizacion descritos y representados.

En particular, una antorcha de plasma segun la invencion puede ser de cualquier tipo conocido, en particular del tipo «de plasma por arco soplado» o «de catodo caliente», particularmente « de catodo caliente de tipo varilla».

El numero y la forma de los anodos y catodos no estan limitados a los descritos y representados.

En un modo de realizacion, el generador de plasma comprende varios anodos y/o varios catodos, y en particular al menos tres catodos. De preferencia sin embargo, el generador de plasma comprende un solo catodo y/o un solo anodo. Ventajosamente, el generador de plasma es mas facil de pilotar.

La forma de la camara tampoco es limitativa.

El dispositivo de inyeccion puede igualmente ser diferente del representado en la figura 1. Por ejemplo, puede comprender una unica corona o varias coronas.

El numero de conductos de inyeccion no es limitativo. Su seccion no es necesariamente circular, y podna ser, por ejemplo oblonga o poligonal, en particular rectangular.

La disposicion de los conductos de inyeccion podna ser igualmente diferente de la representada en la figura 1. Los conductos de inyeccion podnan por ejemplo extenderse segun una helice o, de forma general, estar dispuestos de forma que los orificios de inyeccion no esten todos en un mismo plano transversal. Podnan particularmente extenderse segun dos (como se ha representado en la figura 6), tres, cuatro o mas planos transversales.

En el dispositivo de inyeccion representado en la figura 6 y detallado en las figuras 7a, 7b y 7c, veinte orificios de inyeccion 74 estan repartidos en los primero y segundo planos transversales, P1 y P2.

Ocho orificios de inyeccion 741, equiangularmente repartidos alrededor del eje X, se extienden en el primer plano transversal P1. Presentan todos un mismo diametro D1 y la misma distancia radial, y1. La proyeccion de un eje de inyeccion I1 de un orificio de inyeccion 741 en un plano transversal forma un angulo P1 con un radio que se extiende en el indicado plano transversal y que pasa por el eje X y por el centro de dicho orificio de inyeccion.

Los otros doce orificios de inyeccion 742 equiangularmente repartidos, se extienden en el segundo plano transversal P2, no abajo de P1, y presentan un mismo diametro D2, mas grande que D1, y una misma distancia radial y2, igual a y1. La proyeccion de un eje de inyeccion I2 de un orificio de inyeccion 742 en un plano transversal forma un angulo P2 con un radio que se extiende en el indicado plano transversal y que pasa por el eje X y por el centro de dicho orificio de inyeccion . El angulo P2 es inferior al angulo P1.

De preferencia, la relacion de la seccion acumulada S1 de los orificios 741 y de la seccion acumulada S2 de los orificios 742 (=S1/S2) esta comprendida entre 0,25 y 4,0. Se llama «seccion acumulada» la suma de las areas de todas las secciones transversales de un conjunto de orificios.

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En un modo de realizacion yi podna ser diferente de y2. Los orificios pertenecientes a un mismo plano transversal podnan igualmente presentar distancias radiales yi diferentes las unas de las otras.

Los orificios de inyeccion podnan igualmente reagruparse en grupos de dos, tres o mas. Asf, en un modo de realizacion, el dispositivo de inyeccion puede comprender cuatro pares de orificios, estando los indicados pares de preferencia repartidos equiangularmente.

Cuando los orificios de inyeccion estan dispuestos en varios planos transversales, los orificios de inyeccion de un primer plano pueden alinearse segun la direccion del eje X o desplazados con los de un segundo plano, por ejemplo desplazados angularmente por un angulo constante.

En el dispositivo de inyeccion representado en la figura 6 y detallado en las figuras 7a, 7b y 7c, veinte orificios de inyeccion 74 estan repartidos en los primero y segundo planos transversales Pi y P2.

Ocho orificios de inyeccion 74i, equiangularmente repartidos alrededor del eje X, se extienden en el primer plano transversal Pi. Presentan todos un mismo diametro Di y la misma distancia radial, yi. La proyeccion de un eje de inyeccion Ii de un orificio de inyeccion 74i en un plano transversal forma un angulo Pi con un radio que se extiende en el indicado plano transversal y que pasa por el eje X y por el centro de dicho orificio de inyeccion.

Los doce otros orificios de inyeccion 742 equiangularmente repartidos, se extienden en el segundo plano transversal P2, no debajo de Pi, y presentan un mismo diametro D2, mas grande que Di, y una misma distancia radial y2, igual a yi. La proyeccion de un eje de inyeccion I2 de un orificio de inyeccion 742 en un plano transversal forma un angulo P2 con un radio que se extiende en el indicado plano transversal y que pasa por el eje X y por el centro de dicho orificio de inyeccion. El angulo P2 es inferior al angulo Pi.

De preferencia, la relacion de la seccion acumulada Si de los orificios 74i y de la seccion acumulada S2 de los orificios 742 (=Si/S2) se encuentra comprendida entre 0,25 y 4,0. Se llama «seccion acumulada» la suma de las areas de todas las secciones transversales de un conjunto de orificios.

Cuando los orificios de inyeccion estan dispuestos en varios planos transversales, los orificios de inyeccion de un primer plano pueden ser alineados segun la direccion del eje X o desplazados con los de un segundo plano, por ejemplo desplazados angularmente por un angulo constante.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Antorcha de plasma que comprende:

- un generador de plasma que incluye:

-un catodo (22) que se extiende segun un eje X y un anodo (24), estando el catodo y el anodo dispuestos de forma que puedan generar, en una camara (26), un arco electrico entre el anodo y el catodo bajo el efecto de una tension electrica; y

- un dispositivo de inyeccion (30) de un gas plasmageno que comprende un conducto de inyeccion (72) que desemboca, segun un eje de inyeccion (Ii), por un orificio de inyeccion (74) en la camara,

- medios de inyeccion de una materia a proyectar en un flujo de plasma generado por el indicado generador de plasma,

estando la antorcha de plasma caracterizada por que

- la relacion R” entre:

- la distancia radial (yi) de dicho orificio de inyeccion, definida como la distancia minima entre el eje X y el centro de dicho orificio de inyeccion,

- la mayor dimension transversal (Dc) del catodo en la region de la camara no abajo de la posicion pac, designando pac la posicion axial de acercamiento radial maximo del anodo y del catodo, es inferior a 2,5, y

- la proyeccion del eje de inyeccion (Ii) en un plano transversal que pasa por el centro del orificio de inyeccion de dicho conducto de inyeccion forma un angulo p inferior a 45° y superior a 5° con un radio que se extiende en el indicado plano transversal y que pasa por el eje X y por el centro de dicho orificio de inyeccion, comprendiendo la camara (26) sucesivamente, desde no arriba a no abajo, una camara de expansion (26') que se extiende axialmente desde el fondo (59) de la camara (26), hasta la posicion pac, luego una camara de arco (26”) que se extiende axialmente desde la posicion pac hasta la posicion pa de una abertura de salida (60), delimitada por el extremo no abajo del anodo y por la cual el plasma sale del generador de plasma,

designando la posicion axial una posicion segun el eje X.
2. Antorcha de plasma segun la reivindicacion anterior, en la cual la proyeccion del eje de inyeccion (Ii) en un plano radial que pasa por el centro del orificio de inyeccion de dicho conducto de inyeccion (72) forma un angulo a con el eje X superior a 10o e inferior a 70o.
3. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual

- el angulo a es superior a 20o e inferior a 60o y/o

- el angulo p es inferior a 30o.
4. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual, entre el conjunto de orificios de inyeccion de dicho dispositivo de inyeccion, el indicado orificio de inyeccion es aquel o uno de aquellos que presentan la posicion axial (pi) la mas no abajo.
5. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la distancia radial (yi) de dicho orificio de inyeccion es inferior a 27 mm y superior a 6 mm.
6. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el dispositivo de inyeccion (30) esta dispuesto no arriba de la posicion pac.
7. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el catodo comprende una porcion troncoconica (86) y el o todos los orificio(s) de inyeccion esta o estan dispuesto(s) segun uno o varios planos transversales (pi) cortando la indicada porcion troncoconica.
8. Antorcha de plasma segun la reivindicacion inmediatamente anterior, en la cual el o los indicados planos transversales estan dispuestos, a una distancia de la base de la indicada porcion troncoconica (86) comprendida entre un 30% y un 90%, de la extension de la indicada porcion troncoconica.
9. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la distancia axial x” que separa la posicion axial pac de la posicion axial (pa) desde el punto el mas no abajo del anodo es superior a 30 mm

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y/o es inferior a 60 mm.
10. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la relacion R entre:

- la distancia axial x entre la posicion axial pac y la posicion axial (pi) de dicho orificio de inyeccion, y

- la mayor dimension transversal (Dc) del catodo en la region de la camara no abajo de la posicion pac es inferior a 3,2.
11. Antorcha de plasma segun la reivindicacion anterior, en la cual la distancia axial x es superior a 5 mm e inferior a 25 mm.
12. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la relacion R' entre:

- la distancia axial x' que separa la posicion axial pc del extremo no abajo del catodo y la posicion axial (pi) de dicho orificio de inyeccion, y

- la mayor dimension transversal (Dc) del catodo en la region de la camara no abajo de la posicion pac, es inferior a 3,5.
13. Antorcha de plasma segun la reivindicacion anterior, en la cual la distancia axial x' es superior a 9 mm e inferior a 30 mm.
14. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la relacion R''' entre la distancia radial minima yAc entre el anodo y el catodo en la posicion pac y la mayor dimension transversal (Dc) del catodo en la region de la camara no abajo de la posicion pac es inferior a 1,25.
15. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el dispositivo de inyeccion comprende una pluralidad de orificios de inyeccion, al menos una de las condiciones sobre las relaciones R, R' y R'', y sobre las distancias x, x', x'' y la distancia radial yi, comprobandose sea cual fuere el orificio de inyeccion considerado.
16. Antorcha de plasma segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el catodo (22), en forma de varilla de eje X, comprende sucesivamente, coaxialmente, desde no arriba a no abajo, una porcion troncoconica (45), de diametro decreciente, una porcion cilmdrica (46) de seccion transversal circular y una porcion conica (48) de vertice redondeado.