JP2000117447A - 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 - Google Patents
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Info
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- JP2000117447A JP2000117447A JP10298127A JP29812798A JP2000117447A JP 2000117447 A JP2000117447 A JP 2000117447A JP 10298127 A JP10298127 A JP 10298127A JP 29812798 A JP29812798 A JP 29812798A JP 2000117447 A JP2000117447 A JP 2000117447A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 プラズマトーチ用電極の浸蝕を減少させ、電
極の寿命を増大する。 【解決手段】 プラズマトーチ１０用電極１２の製造方
法は、導電性耐熱材料で形成したインサートを用意し、
銀、銀合金、金および金合金から成る群より選ばれた金
属を物理蒸着により蒸着して該インサート上にコーティ
ングを形成し、該インサートを収容するための収容部を
表面に形成したホルダを用意し、該インサートを該収容
部内に配置し、かつ該インサートを該ホルダに固定する
工程を包含する。
極の寿命を増大する。 【解決手段】 プラズマトーチ１０用電極１２の製造方
法は、導電性耐熱材料で形成したインサートを用意し、
銀、銀合金、金および金合金から成る群より選ばれた金
属を物理蒸着により蒸着して該インサート上にコーティ
ングを形成し、該インサートを収容するための収容部を
表面に形成したホルダを用意し、該インサートを該収容
部内に配置し、かつ該インサートを該ホルダに固定する
工程を包含する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマトーチに
使用する電極、より詳細にはホルダと、該ホルダ内に配
置されたインサートとを有する電極の製造方法に関す
る。
使用する電極、より詳細にはホルダと、該ホルダ内に配
置されたインサートとを有する電極の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プラズマトーチは、二つの逆の帯電体間
の空間又はすき間に発生した放電を利用して該すき間を
流れるガス流を加熱し、イオン化する装置である。負の
帯電体を電極と呼び、正の帯電体を陽極と呼ぶ。放電が
前記すき間を電極から陽極へと通過するときに生じるイ
オン化ガス流をプラズマジェットと呼ぶ。
の空間又はすき間に発生した放電を利用して該すき間を
流れるガス流を加熱し、イオン化する装置である。負の
帯電体を電極と呼び、正の帯電体を陽極と呼ぶ。放電が
前記すき間を電極から陽極へと通過するときに生じるイ
オン化ガス流をプラズマジェットと呼ぶ。
【０００３】上述のプラズマトーチの技術は現在様々な
用途に利用されている。例えば、プラズマトーチは高速
製造プロセスにおいて溶接工具としても切断工具として
も使用されている。プラズマトーチは、耐熱材料を開発
するための工具としても使用することができる。さら
に、このプラズマトーチの技術は、医療廃棄物等の危険
な廃棄物の焼却用高温炉に利用されている。
用途に利用されている。例えば、プラズマトーチは高速
製造プロセスにおいて溶接工具としても切断工具として
も使用されている。プラズマトーチは、耐熱材料を開発
するための工具としても使用することができる。さら
に、このプラズマトーチの技術は、医療廃棄物等の危険
な廃棄物の焼却用高温炉に利用されている。
【０００４】プラズマトーチの一つの欠点は、電極が動
作する環境が極端に高温になるということである。高温
により電極材料が溶融し、蒸発し又は他の方法により電
極から逃げていくため電極は急速に浸蝕することとな
る。電極が浸蝕すると直ちにプラズマジェットの発生が
低下する。さらに、電極が急速に浸蝕する結果、プラズ
マトーチのユーザは多数の交換用電極を用意する費用を
見積もらなければならず、電極の交換に必要なダウンタ
イムも過大なものとなる。
作する環境が極端に高温になるということである。高温
により電極材料が溶融し、蒸発し又は他の方法により電
極から逃げていくため電極は急速に浸蝕することとな
る。電極が浸蝕すると直ちにプラズマジェットの発生が
低下する。さらに、電極が急速に浸蝕する結果、プラズ
マトーチのユーザは多数の交換用電極を用意する費用を
見積もらなければならず、電極の交換に必要なダウンタ
イムも過大なものとなる。
【０００５】電極の動作部からの熱の放散の増加による
電極の摩耗を制御するためには、耐熱性インサートを水
冷ホルダ内に組み込んで電極を製作することが一般的で
ある。インサートは、従来タングステン（Ｗ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）および炭素（Ｃ）等の
高融点温度を有する導電性材料群から選ばれている。
電極の摩耗を制御するためには、耐熱性インサートを水
冷ホルダ内に組み込んで電極を製作することが一般的で
ある。インサートは、従来タングステン（Ｗ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）および炭素（Ｃ）等の
高融点温度を有する導電性材料群から選ばれている。
【０００６】しかしながら、使用する作業ガスが空気又
は酸素であれば、作業ガスがインサートの表面と接触す
る箇所で酸化反応が起こりうる。上記インサート材料の
酸化生成物の融解温度は一般にインサート材料の融解温
度より低いので、この酸化反応により電極の溶融速度が
促進され、加速されうる。その結果、電極の浸蝕がやは
り急速に起こり、これに応じて電極の寿命も比較的短い
ものとなる。
は酸素であれば、作業ガスがインサートの表面と接触す
る箇所で酸化反応が起こりうる。上記インサート材料の
酸化生成物の融解温度は一般にインサート材料の融解温
度より低いので、この酸化反応により電極の溶融速度が
促進され、加速されうる。その結果、電極の浸蝕がやは
り急速に起こり、これに応じて電極の寿命も比較的短い
ものとなる。
【０００７】そこで、電極の浸蝕速度を減少させるた
め、酸化生成物が電極材料の融点温度と等しいか、又は
より高い融点温度を有する電極材料を用いることが知ら
れている。そのような材料にはジルコニウム（Ｚｒ）や
ハフニウム（Ｈｆ）が含まれる。
め、酸化生成物が電極材料の融点温度と等しいか、又は
より高い融点温度を有する電極材料を用いることが知ら
れている。そのような材料にはジルコニウム（Ｚｒ）や
ハフニウム（Ｈｆ）が含まれる。
【０００８】これら予防手段をさらに講じても、電極
は、ホルダ材料の伝熱抵抗と、インサート−ホルダ間の
境界面に存在する伝熱抵抗とのため急速に動作不能とな
り得る。プラズマジェットを作り出すとき発生し、イン
サートに伝達される熱の量が、ホルダ−−一般に銅から
製造される−−の、インサートから熱を運び去る能力を
越えると、インサートを囲むホルダの材料は溶融し始め
る。その結果、ホルダ材料の溶融物がインサートに向か
って流れ、インサート材料を汚染する。このようにして
インサート材料内に生じた不純物は、インサートの溶融
を加速する原因となり、電極の劣化速度を増加させ、電
極の寿命を減少させる。
は、ホルダ材料の伝熱抵抗と、インサート−ホルダ間の
境界面に存在する伝熱抵抗とのため急速に動作不能とな
り得る。プラズマジェットを作り出すとき発生し、イン
サートに伝達される熱の量が、ホルダ−−一般に銅から
製造される−−の、インサートから熱を運び去る能力を
越えると、インサートを囲むホルダの材料は溶融し始め
る。その結果、ホルダ材料の溶融物がインサートに向か
って流れ、インサート材料を汚染する。このようにして
インサート材料内に生じた不純物は、インサートの溶融
を加速する原因となり、電極の劣化速度を増加させ、電
極の寿命を減少させる。
【０００９】米国特許第３，９３０，１３９号には、ハ
フニウム又はハフニウム製インサートと、水冷ホルダと
を用いて形成した電極の寿命を、インサートとホルダと
の間にスペーサを配置することにより増加できる旨記載
されている。詳細には、本特許は、前記スペーサをアル
ミニウム又はアルミニウム合金により半径厚さ０．０１
−０．２ｍｍで形成することを提案する。しかしなが
ら、酸化雰囲気中でアルミニウムを使用すれば、アルミ
ニウムの酸化生成物が形成され、該酸化生成物によりス
ペーサは不安定となって、電極の耐久性が減少すること
となる。
フニウム又はハフニウム製インサートと、水冷ホルダと
を用いて形成した電極の寿命を、インサートとホルダと
の間にスペーサを配置することにより増加できる旨記載
されている。詳細には、本特許は、前記スペーサをアル
ミニウム又はアルミニウム合金により半径厚さ０．０１
−０．２ｍｍで形成することを提案する。しかしなが
ら、酸化雰囲気中でアルミニウムを使用すれば、アルミ
ニウムの酸化生成物が形成され、該酸化生成物によりス
ペーサは不安定となって、電極の耐久性が減少すること
となる。
【００１０】米国特許第５，０９７，１１１号には、酸
化雰囲気中の電極の寿命を、例えばハフニウム製のイン
サートと、銅又は銅合金製のホルダとの間にスリーブを
導入することにより増加しうることが記載されている。
本特許には半径厚さが少なくとも約０．０１インチのス
リーブが開示されている。本特許にはまた、ホルダおよ
びインサートの材料より仕事関数が大きい材料、例えば
銀でスリーブを形成することが開示されている。
化雰囲気中の電極の寿命を、例えばハフニウム製のイン
サートと、銅又は銅合金製のホルダとの間にスリーブを
導入することにより増加しうることが記載されている。
本特許には半径厚さが少なくとも約０．０１インチのス
リーブが開示されている。本特許にはまた、ホルダおよ
びインサートの材料より仕事関数が大きい材料、例えば
銀でスリーブを形成することが開示されている。
【００１１】米国特許第３，１９８，９３２号には、ジ
ルコニウム製インサートを銀製ホルダの凹所内に銀ろう
付することにより反応性ガス雰囲気中の電極の安定性を
改良しうることが記載されている。本特許には、インサ
ートをまず溶融銀に浸漬してインサートに銀コーティン
グを塗布する方法が開示されている。その後銀をホルダ
の凹所内で溶融させ、引き続きインサートを該凹所に挿
入し、ホルダとインサートとを銀がインサートの周囲に
流れ込むまで加熱する。
ルコニウム製インサートを銀製ホルダの凹所内に銀ろう
付することにより反応性ガス雰囲気中の電極の安定性を
改良しうることが記載されている。本特許には、インサ
ートをまず溶融銀に浸漬してインサートに銀コーティン
グを塗布する方法が開示されている。その後銀をホルダ
の凹所内で溶融させ、引き続きインサートを該凹所に挿
入し、ホルダとインサートとを銀がインサートの周囲に
流れ込むまで加熱する。
【００１２】しかしながら、米国特許第５，０９７，１
１１および第３，１９８，９３２号は共に、製作するの
にかなりの量の銀を必要とするスリーブ又はコーティン
グの使用を提案するものである。銀のコスト、および電
極が浸蝕すれば必然的に交換用の電極を購入しなければ
ならないことから、このプラズマトーチのコストはユー
ザにとって依然大きな問題である。
１１および第３，１９８，９３２号は共に、製作するの
にかなりの量の銀を必要とするスリーブ又はコーティン
グの使用を提案するものである。銀のコスト、および電
極が浸蝕すれば必然的に交換用の電極を購入しなければ
ならないことから、このプラズマトーチのコストはユー
ザにとって依然大きな問題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの側面によ
れば、プラズマトーチ用電極の製造方法は、導電性耐熱
材料で形成したインサートを用意し、銀、銀合金、金お
よび金合金から成る群より選ばれた金属を物理蒸着によ
り蒸着して該インサート上にコーティングを形成し、該
インサートを収容するための凹所を表面に形成したホル
ダを用意し、該インサートを該凹所内に配置し、かつ該
インサートを該ホルダに固定する工程を包含する。
れば、プラズマトーチ用電極の製造方法は、導電性耐熱
材料で形成したインサートを用意し、銀、銀合金、金お
よび金合金から成る群より選ばれた金属を物理蒸着によ
り蒸着して該インサート上にコーティングを形成し、該
インサートを収容するための凹所を表面に形成したホル
ダを用意し、該インサートを該凹所内に配置し、かつ該
インサートを該ホルダに固定する工程を包含する。
【００１４】好ましくは、前記導電性耐熱材料で形成し
たインサートを用意する工程は、ジルコニウムおよびハ
フニウムから成る群より選ばれた材料で形成したインサ
ートを用意する工程から成る。好ましくは、前記ホルダ
を用意する工程は、亜鉛、カドミウム、ニッケル、マン
ガンおよび鉛から成る群より選ばれた湿潤剤を含む銀合
金で形成したホルダを用意する工程から成る。
たインサートを用意する工程は、ジルコニウムおよびハ
フニウムから成る群より選ばれた材料で形成したインサ
ートを用意する工程から成る。好ましくは、前記ホルダ
を用意する工程は、亜鉛、カドミウム、ニッケル、マン
ガンおよび鉛から成る群より選ばれた湿潤剤を含む銀合
金で形成したホルダを用意する工程から成る。
【００１５】好ましくは、前記金属を物理蒸着により蒸
着する工程は、金属を物理蒸着により１−１０ミクロン
の厚さに蒸着する工程から成る。好ましくは、前記金属
を物理蒸着により蒸着してインサート上にコーティング
を形成する工程は、イオンめっき、スパッタリング、ア
ーク真空、アーク蒸発および亜鉛めっきから成る物理蒸
着法の群より選ばれた物理蒸着により金属を蒸着してイ
ンサート上にコーティングを形成する工程から成る。
着する工程は、金属を物理蒸着により１−１０ミクロン
の厚さに蒸着する工程から成る。好ましくは、前記金属
を物理蒸着により蒸着してインサート上にコーティング
を形成する工程は、イオンめっき、スパッタリング、ア
ーク真空、アーク蒸発および亜鉛めっきから成る物理蒸
着法の群より選ばれた物理蒸着により金属を蒸着してイ
ンサート上にコーティングを形成する工程から成る。
【００１６】好ましくは、前記インサートを収容するた
めの収容部を表面に形成したホルダを用意する工程は、
インサートを収容するための凹所を表面に形成したホル
ダを用意する工程から成る。或いは、前記インサートを
収容するための収容部を表面に形成したホルダを用意す
る工程は、インサートを収容するための貫通孔を表面に
形成したホルダを用意する工程から成る。
めの収容部を表面に形成したホルダを用意する工程は、
インサートを収容するための凹所を表面に形成したホル
ダを用意する工程から成る。或いは、前記インサートを
収容するための収容部を表面に形成したホルダを用意す
る工程は、インサートを収容するための貫通孔を表面に
形成したホルダを用意する工程から成る。
【００１７】本発明の別の側面によれば、プラズマトー
チ用電極のためのインサートの製造方法は、導電性耐熱
材料で形成したインサート用コアを用意し、銀、銀合
金、金および金合金から成る群より選ばれた金属を物理
蒸着により蒸着して該インサート用コア上にコーティン
グを形成する工程を包含する。
チ用電極のためのインサートの製造方法は、導電性耐熱
材料で形成したインサート用コアを用意し、銀、銀合
金、金および金合金から成る群より選ばれた金属を物理
蒸着により蒸着して該インサート用コア上にコーティン
グを形成する工程を包含する。
【００１８】好ましくは、前記導電性耐熱材料で形成し
たインサート用コアを用意する工程は、ジルコニウムお
よびハフニウムから成る群より選ばれた材料で形成した
インサート用コアを用意する工程から成る。好ましく
は、前記金属を物理蒸着により蒸着する工程は、金属を
物理蒸着により１−１０ミクロンの厚さに蒸着する工程
から成る。
たインサート用コアを用意する工程は、ジルコニウムお
よびハフニウムから成る群より選ばれた材料で形成した
インサート用コアを用意する工程から成る。好ましく
は、前記金属を物理蒸着により蒸着する工程は、金属を
物理蒸着により１−１０ミクロンの厚さに蒸着する工程
から成る。
【００１９】好ましくは、前記金属を物理蒸着により蒸
着してインサート用コア上にコーティングを形成する工
程は、イオンめっき、スパッタリング、アーク真空、ア
ーク蒸発および亜鉛めっきから成る物理蒸着法の群より
選ばれた物理蒸着により金属を蒸着してインサート用コ
ア上にコーティングを形成する工程から成る。
着してインサート用コア上にコーティングを形成する工
程は、イオンめっき、スパッタリング、アーク真空、ア
ーク蒸発および亜鉛めっきから成る物理蒸着法の群より
選ばれた物理蒸着により金属を蒸着してインサート用コ
ア上にコーティングを形成する工程から成る。
【００２０】本発明のさらに別の側面によれば、プラズ
マトーチ用電極のためのインサートは、導電性耐熱イン
サート用コアと、該インサート用コア上に蒸着され、１
−１０ミクロンの厚さを有し、銀、銀合金、金および金
合金から成る群より選ばれた金属コーティングとを包含
する。
マトーチ用電極のためのインサートは、導電性耐熱イン
サート用コアと、該インサート用コア上に蒸着され、１
−１０ミクロンの厚さを有し、銀、銀合金、金および金
合金から成る群より選ばれた金属コーティングとを包含
する。
【００２１】好ましくは、前記導電性耐熱インサート用
コアは、ジルコニウムおよびハフニウムから成る群より
選ばれた材料で形成される。好ましくは、前記電極のた
めのインサートは、凹所を有するホルダと組み合わさ
れ、該凹所に配置されて該ホルダに固定される。好まし
くは、前記ホルダは、銅、銅合金、銀および銀合金から
成る群より選ばれた材料で形成される。或いは、前記ホ
ルダは、亜鉛、カドミウム、ニッケル、マンガンおよび
鉛から成る群より選ばれた湿潤剤を含む銀合金で形成さ
れる。
コアは、ジルコニウムおよびハフニウムから成る群より
選ばれた材料で形成される。好ましくは、前記電極のた
めのインサートは、凹所を有するホルダと組み合わさ
れ、該凹所に配置されて該ホルダに固定される。好まし
くは、前記ホルダは、銅、銅合金、銀および銀合金から
成る群より選ばれた材料で形成される。或いは、前記ホ
ルダは、亜鉛、カドミウム、ニッケル、マンガンおよび
鉛から成る群より選ばれた湿潤剤を含む銀合金で形成さ
れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様によるプラズマ
トーチ１０を図１に示す。プラズマトーチ１０は電極１
２と陽極１４を有する。電極１２と陽極１４は、直列に
結合された直流電源装置１６とコントロール回路１８と
に接続されている。特に、電極１２は電源装置１６の負
側に接続され、電源装置１６の正側はコントロール回路
１８に接続され、該コントロール回路は陽極１４に接続
されている。
トーチ１０を図１に示す。プラズマトーチ１０は電極１
２と陽極１４を有する。電極１２と陽極１４は、直列に
結合された直流電源装置１６とコントロール回路１８と
に接続されている。特に、電極１２は電源装置１６の負
側に接続され、電源装置１６の正側はコントロール回路
１８に接続され、該コントロール回路は陽極１４に接続
されている。
【００２３】プラズマトーチ１０は一組の通路２０、２
２および２４を包含する。通路２０は電極１２と陽極１
４との間に位置する。通路２２は、通路２０と連通して
作業ガス、例えば酸素又は酸素と空気の混合物を作業ガ
ス供給装置２６から通路２０に移送する。通路又はノズ
ル２４は、通路２０と連通して通路２０で発生したプラ
ズマジェットをプラズマトーチ１０から排出させる。
２および２４を包含する。通路２０は電極１２と陽極１
４との間に位置する。通路２２は、通路２０と連通して
作業ガス、例えば酸素又は酸素と空気の混合物を作業ガ
ス供給装置２６から通路２０に移送する。通路又はノズ
ル２４は、通路２０と連通して通路２０で発生したプラ
ズマジェットをプラズマトーチ１０から排出させる。
【００２４】運転時、最初は所定の電圧を通路２０を横
切るように電極１２と陽極１４との間に維持しつつ作業
ガスを通路２０、２２および２４を介して所定の速度で
放出する。通路２０、２２および２４を通る作業ガスの
放出速度が定常状態となれば、コントロール回路１８
は、電極１２と陽極１４の間に印加される高周波、高電
圧パルスを発生する。パルスにより、電極１２と陽極１
４との間の通路２０にスパークが生じ、アークが生じ
る。このアークにより、電極１２、陽極１４、直流電源
装置１６およびコントロール回路１８を接続する電気回
路が完成する。
切るように電極１２と陽極１４との間に維持しつつ作業
ガスを通路２０、２２および２４を介して所定の速度で
放出する。通路２０、２２および２４を通る作業ガスの
放出速度が定常状態となれば、コントロール回路１８
は、電極１２と陽極１４の間に印加される高周波、高電
圧パルスを発生する。パルスにより、電極１２と陽極１
４との間の通路２０にスパークが生じ、アークが生じ
る。このアークにより、電極１２、陽極１４、直流電源
装置１６およびコントロール回路１８を接続する電気回
路が完成する。
【００２５】通路２０内を電極１２から陽極１４へとア
ークが通過すると、通路２０内の作業ガスの温度が上昇
し、作業ガスはイオン化してプラズマジェットを形成す
る。このようにして発生したプラズマジェットの上流に
作業ガスを追加することによりプラズマジェットは通路
２４を通ってプラズマトーチ１０から排出されることに
なる。
ークが通過すると、通路２０内の作業ガスの温度が上昇
し、作業ガスはイオン化してプラズマジェットを形成す
る。このようにして発生したプラズマジェットの上流に
作業ガスを追加することによりプラズマジェットは通路
２４を通ってプラズマトーチ１０から排出されることに
なる。
【００２６】図２に示すように、本発明の好ましい実施
態様により製造された電極１２は、二つの別個の部品、
すなわち水冷ホルダ２８とインサート３０とから組み立
てられる。ホルダ２８は、空洞又は凹所３２を有し、該
凹所内にインサート３０が配置され、固定される。な
お、凹所３２の代わりに貫通孔を設け、該貫通孔にイン
サートを嵌入、固定するようにしてもよい。この場合
は、インサートは直接冷却水と接触することとなり、冷
却効果を高めることができる。
態様により製造された電極１２は、二つの別個の部品、
すなわち水冷ホルダ２８とインサート３０とから組み立
てられる。ホルダ２８は、空洞又は凹所３２を有し、該
凹所内にインサート３０が配置され、固定される。な
お、凹所３２の代わりに貫通孔を設け、該貫通孔にイン
サートを嵌入、固定するようにしてもよい。この場合
は、インサートは直接冷却水と接触することとなり、冷
却効果を高めることができる。
【００２７】ホルダ２８は好ましくは銀又は銀合金によ
り製造されるが、銅又は銅合金を用いて製造することも
できる。銀合金は、５３−８５％の銀および１５-３０
％の銅を含むのが好ましい。亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム
（Ｃｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）又は鉛
（Ｐｂ）等の適当な数の湿潤又は促進剤を銀合金に加え
ることにより、ホルダ２８のインサート３０との結合能
力およびインサート３０を凹所３２に固定する能力を高
めることができる。
り製造されるが、銅又は銅合金を用いて製造することも
できる。銀合金は、５３−８５％の銀および１５-３０
％の銅を含むのが好ましい。亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム
（Ｃｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）又は鉛
（Ｐｂ）等の適当な数の湿潤又は促進剤を銀合金に加え
ることにより、ホルダ２８のインサート３０との結合能
力およびインサート３０を凹所３２に固定する能力を高
めることができる。
【００２８】インサート３０は内側コア３６および外側
コーティング３８を有する。内側コア３６は、好ましく
は耐蝕性および耐熱性の高い材料、例えばジルコニウム
（Ｚｒ）、より好ましくはハフニウム（Ｈｆ）から製造
する。コーティング３８は好ましくは銀、金、又は金若
しくは銀合金を用いて形成し、厚さを１−１０ミクロン
とするのが好ましい。
コーティング３８を有する。内側コア３６は、好ましく
は耐蝕性および耐熱性の高い材料、例えばジルコニウム
（Ｚｒ）、より好ましくはハフニウム（Ｈｆ）から製造
する。コーティング３８は好ましくは銀、金、又は金若
しくは銀合金を用いて形成し、厚さを１−１０ミクロン
とするのが好ましい。
【００２９】コーティング３８は、好ましくは従来の物
理蒸着（ＰＶＤ）法を用いてコア３６に塗布する。この
ＰＶＤ法にはイオンめっき、スパッタリング、アーク真
空若しくはアーク蒸発（ＰＶ／ＡＲＣ）、又は亜鉛めっ
き法が含まれる。以下の実例は本発明により従来のＰＶ
Ｄ法のイオンめっき法を用いて作成したものである。処
理時、４５Ｖのプラズマ電圧、９０Ａのプラズマ電流お
よび０．００１−０．００２ｔｏｒｒの真空を用いた。
理蒸着（ＰＶＤ）法を用いてコア３６に塗布する。この
ＰＶＤ法にはイオンめっき、スパッタリング、アーク真
空若しくはアーク蒸発（ＰＶ／ＡＲＣ）、又は亜鉛めっ
き法が含まれる。以下の実例は本発明により従来のＰＶ
Ｄ法のイオンめっき法を用いて作成したものである。処
理時、４５Ｖのプラズマ電圧、９０Ａのプラズマ電流お
よび０．００１−０．００２ｔｏｒｒの真空を用いた。
【００３０】実施例１ 銀合金製ホルダと銀被覆インサートで構成される本発明
の電極の性能を測定するため、当該プラズマトーチを切
断工具として用いて一連のテストを行った。第１のホル
ダ、すなわち実例１Ａを、６０重量％（ｗｔ％）の銀、
１９ｗｔ％の銅、８ｗｔ％の亜鉛、９ｗｔ％のカドミウ
ム、２ｗｔ％のニッケル、２ｗｔ％のマンガンを含む第
１の銀合金により作成した。第２のホルダ、すなわち実
例１Ｂを、８５ｗｔ％の銀および１５ｗｔ％の銅を含む
第２の銀合金により作成した。ＰＶＤ法のイオンめっき
法で蒸着した銀（９９．９９％）の層で被覆したハフニ
ウム製のインサートを実例１Ａおよび１Ｂにおける各ホ
ルダの凹所に取り付けた。
の電極の性能を測定するため、当該プラズマトーチを切
断工具として用いて一連のテストを行った。第１のホル
ダ、すなわち実例１Ａを、６０重量％（ｗｔ％）の銀、
１９ｗｔ％の銅、８ｗｔ％の亜鉛、９ｗｔ％のカドミウ
ム、２ｗｔ％のニッケル、２ｗｔ％のマンガンを含む第
１の銀合金により作成した。第２のホルダ、すなわち実
例１Ｂを、８５ｗｔ％の銀および１５ｗｔ％の銅を含む
第２の銀合金により作成した。ＰＶＤ法のイオンめっき
法で蒸着した銀（９９．９９％）の層で被覆したハフニ
ウム製のインサートを実例１Ａおよび１Ｂにおける各ホ
ルダの凹所に取り付けた。
【００３１】これら電極を従来のプラズマアーク切断機
に取り付け、１６０ＶＤＣのアーク電圧および２５０Ａ
ＤＣのアーク電流を電極に印加した。酸素（Ｏ2）を作
業ガスとして４６リットル／分の流速で用いた。プラズ
マアーク切断機を切断当たり４秒の平均切断時間で稼動
した。
に取り付け、１６０ＶＤＣのアーク電圧および２５０Ａ
ＤＣのアーク電流を電極に印加した。酸素（Ｏ2）を作
業ガスとして４６リットル／分の流速で用いた。プラズ
マアーク切断機を切断当たり４秒の平均切断時間で稼動
した。
【００３２】電極例１Ａは、該電極が劣化してアークが
通路２０の中央から通路２０の内壁に移動してしまうま
でに１，１４３の切断を行った。電極例１Ｂは、電極が
劣化してプラズマトーチが前記のごとく動作不能となる
までに８０３の切断を行うことができた。比較のためい
うと、一般の電極が動作不能となる前に同一の運転条件
下で通常行いうる切断数は２００−２５０である。した
がって、本発明の銀合金製ホルダおよび銀被覆インサー
トを使用した電極は、従来の電極がこれら同一の条件下
で示すのより著しく高いレベルの性能を示した。
通路２０の中央から通路２０の内壁に移動してしまうま
でに１，１４３の切断を行った。電極例１Ｂは、電極が
劣化してプラズマトーチが前記のごとく動作不能となる
までに８０３の切断を行うことができた。比較のためい
うと、一般の電極が動作不能となる前に同一の運転条件
下で通常行いうる切断数は２００−２５０である。した
がって、本発明の銀合金製ホルダおよび銀被覆インサー
トを使用した電極は、従来の電極がこれら同一の条件下
で示すのより著しく高いレベルの性能を示した。
【００３３】実施例２ 本発明による銀被覆インサートを含む電極の、従来の電
極に対する性能のレベルを測定するため、電極を連続点
火型熱発生又は炉要素として用いて比較テストを行っ
た。この比較テストでは従来の銅合金製ホルダを使用し
た。第１の電極、すなわち実例２Ａをハフニウムを用
い、保護コーティングは設けずに作成した。第２の電
極、すなわち実例２Ｂをやはりハフニウムを用いて作成
し、これにはその後ＰＶＤ法のイオンめっき法により３
ミクロンの厚さに塗布した銀（９９．９９％）で被覆し
た。
極に対する性能のレベルを測定するため、電極を連続点
火型熱発生又は炉要素として用いて比較テストを行っ
た。この比較テストでは従来の銅合金製ホルダを使用し
た。第１の電極、すなわち実例２Ａをハフニウムを用
い、保護コーティングは設けずに作成した。第２の電
極、すなわち実例２Ｂをやはりハフニウムを用いて作成
し、これにはその後ＰＶＤ法のイオンめっき法により３
ミクロンの厚さに塗布した銀（９９．９９％）で被覆し
た。
【００３４】両実例２Ａおよび２Ｂを１６０ＡＤＣのア
ーク電流および２５０ＶＤＣのアーク電圧で使用した。
空気を作業ガスとして使用し、１５０リットル／分の速
度で供給した。プラズマトーチを、インサートの表面に
２ｍｍの浸蝕深さが得られるまで運転した。
ーク電流および２５０ＶＤＣのアーク電圧で使用した。
空気を作業ガスとして使用し、１５０リットル／分の速
度で供給した。プラズマトーチを、インサートの表面に
２ｍｍの浸蝕深さが得られるまで運転した。
【００３５】電極例２Ａは、表面が２ｍｍの深さに浸蝕
するまでに５０時間動作可能であった。これに対し、電
極例２Ｂは、表面が２ｍｍの深さに浸蝕するまでに２０
０時間動作可能であった。したがって、銀被覆電極の使
用により従来の電極に対し性能のレベルが著しく改良さ
れることが明かである。
するまでに５０時間動作可能であった。これに対し、電
極例２Ｂは、表面が２ｍｍの深さに浸蝕するまでに２０
０時間動作可能であった。したがって、銀被覆電極の使
用により従来の電極に対し性能のレベルが著しく改良さ
れることが明かである。
【図１】本発明の実施態様による電極を利用したプラズ
マトーチの断面図である。
マトーチの断面図である。
【図２】同上の電極の拡大断面図である。
１０ プラズマトーチ １２ 電極 １４ 陽極 １６ 電源装置 １８ コントロール回路 ２０ 通路 ２２ 通路 ２４ 通路 ２６ 作業ガス供給装置 ２８ ホルダ ３０ インサート ３２ 凹所 ３６ コア ３８ コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 順 東京都千代田区麹町４−１ プロメトロン テクニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 LH08 LH09 ME04 ME06 ME20
Claims (16)
- 【請求項１】 導電性耐熱材料で形成したインサートを
用意し、 銀、銀合金、金および金合金から成る群より選ばれた金
属を物理蒸着により蒸着して該インサート上にコーティ
ングを形成し、 該インサートを収容するための収容部を表面に形成した
ホルダを用意し、 該インサートを該収容部内に配置し、かつ該インサート
を該ホルダに固定する工程から成るプラズマトーチ用電
極の製造方法。 - 【請求項２】 前記導電性耐熱材料で形成したインサー
トを用意する工程が、ジルコニウムおよびハフニウムか
ら成る群より選ばれた材料で形成したインサートを用意
する工程から成る請求項１に記載のプラズマトーチ用電
極の製造方法。 - 【請求項３】 前記ホルダを用意する工程が、亜鉛、カ
ドミウム、ニッケル、マンガンおよび鉛から成る群より
選ばれた湿潤剤を含む銀合金で形成したホルダを用意す
る工程から成る請求項１に記載のプラズマトーチ用電極
の製造方法。 - 【請求項４】 前記金属を物理蒸着により蒸着する工程
が、金属を物理蒸着により１−１０ミクロンの厚さに蒸
着する工程から成る請求項１に記載のプラズマトーチ用
電極の製造方法。 - 【請求項５】 前記金属を物理蒸着により蒸着してイン
サート上にコーティングを形成する工程が、イオンめっ
き、スパッタリング、アーク真空、アーク蒸発および亜
鉛めっきから成る物理蒸着法の群より選ばれた物理蒸着
により金属を蒸着してインサート上にコーティングを形
成する工程から成る請求項１に記載のプラズマトーチ用
電極の製造方法。 - 【請求項６】 前記インサートを収容するための収容部
を表面に形成したホルダを用意する工程が、インサート
を収容するための凹所を表面に形成したホルダを用意す
る工程から成る請求項１に記載のプラズマトーチ用電極
の製造方法。 - 【請求項７】 前記インサートを収容するための収容部
を表面に形成したホルダを用意する工程が、インサート
を収容するための貫通孔を表面に形成したホルダを用意
する工程から成る請求項１に記載のプラズマトーチ用電
極の製造方法。 - 【請求項８】 導電性耐熱材料で形成したインサート用
コアを用意し、 銀、銀合金、金および金合金から成る群より選ばれた金
属を物理蒸着により蒸着して該インサート用コア上にコ
ーティングを形成する工程から成るプラズマトーチ用電
極のためのインサートの製造方法。 - 【請求項９】 前記導電性耐熱材料で形成したインサー
ト用コアを用意する工程が、ジルコニウムおよびハフニ
ウムから成る群より選ばれた材料で形成したインサート
用コアを用意する工程から成る請求項６に記載のプラズ
マトーチ用電極のためのインサートの製造方法。 - 【請求項１０】 前記金属を物理蒸着により蒸着する工
程が、金属を物理蒸着により１−１０ミクロンの厚さに
蒸着する工程から成る請求項６に記載のプラズマトーチ
用電極のためのインサートの製造方法。 - 【請求項１１】 前記金属を物理蒸着により蒸着してイ
ンサート用コア上にコーティングを形成する工程が、イ
オンめっき、スパッタリング、アーク真空、アーク蒸発
および亜鉛めっきから成る物理蒸着法の群より選ばれた
物理蒸着により金属を蒸着してインサート用コア上にコ
ーティングを形成する工程から成る請求項６に記載のプ
ラズマトーチ用電極のためのインサートの製造方法。 - 【請求項１２】 導電性耐熱インサート用コアと、 該インサート用コア上に蒸着され、１−１０ミクロンの
厚さを有し、銀、銀合金、金および金合金から成る群よ
り選ばれた金属コーティングとから成るプラズマトーチ
用電極のためのインサート。 - 【請求項１３】 前記導電性耐熱インサート用コアが、
ジルコニウムおよびハフニウムから成る群より選ばれた
材料で形成される請求項１０に記載のプラズマトーチ用
電極のためのインサート。 - 【請求項１４】 凹所を有するホルダと組み合わされ、
該凹所に配置されて該ホルダに固定される請求項１０に
記載のプラズマトーチ用電極のためのインサート。 - 【請求項１５】 前記ホルダが、銅、銅合金、銀および
銀合金から成る群より選ばれた材料で形成される請求項
１２に記載のプラズマトーチ用電極のためのインサー
ト。 - 【請求項１６】 前記ホルダが、亜鉛、カドミウム、ニ
ッケル、マンガンおよび鉛から成る群より選ばれた湿潤
剤を含む銀合金で形成される請求項１２に記載のプラズ
マトーチ用電極のためのインサート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10298127A JP2000117447A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10298127A JP2000117447A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000117447A true JP2000117447A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17855538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10298127A Pending JP2000117447A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000117447A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008103141A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Tohoku Univ | プラズマ発生装置およびプラズマ発生方法 |
| KR100881286B1 (ko) | 2007-05-30 | 2009-02-03 | 크린시스템스코리아(주) | 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템 |
| JP2011124227A (ja) * | 2003-04-16 | 2011-06-23 | Mks Instruments Inc | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
| CN113084287A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 星箭精工科技(常州)有限公司 | 一种等离子切割电极非真空钎焊方法 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP10298127A patent/JP2000117447A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011124227A (ja) * | 2003-04-16 | 2011-06-23 | Mks Instruments Inc | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
| JP2008103141A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Tohoku Univ | プラズマ発生装置およびプラズマ発生方法 |
| KR100881286B1 (ko) | 2007-05-30 | 2009-02-03 | 크린시스템스코리아(주) | 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템 |
| CN113084287A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 星箭精工科技(常州)有限公司 | 一种等离子切割电极非真空钎焊方法 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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