JP2577887B2 - タングステン電極材料 - Google Patents
タングステン電極材料Info
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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
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/222—Non-consumable electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、良好なアーク点弧性と耐消耗性を有する
タングステン電極材料に関するものである。
タングステン電極材料に関するものである。
［従来の技術］ TIG溶接用電極等の電極材料には、アーク放電のため
の熱的、電気的特性が要求されるが、なかでも特に重要
なものは熱電子放出特性である。この熱電子放出特性を
向上させるため、タングステンに数パーセントの酸化物
を添加することが行なわれてきた。この添加用酸化物と
して従来広く使用されてきたのは酸化トリウム（ThO2）
である。
の熱的、電気的特性が要求されるが、なかでも特に重要
なものは熱電子放出特性である。この熱電子放出特性を
向上させるため、タングステンに数パーセントの酸化物
を添加することが行なわれてきた。この添加用酸化物と
して従来広く使用されてきたのは酸化トリウム（ThO2）
である。
［発明が解決しようとする問題点］ 酸化トリウムを添加したいわゆるトリエーテッドタン
グステンは、純タングステンは、純タングステン材料に
較べて種々の点ですぐれているが、耐消耗性およびアー
ク点弧性の点で未だ充分なものではなく、しかも製造時
に原料としてタングステン粉末に添加される酸化トリウ
ム粉末や硝酸トリウムが放射性物質であるため原料の入
手が困難でコストが高くつくとともに、保管や取扱いに
厳重な管理が必要であるという問題点があった。
グステンは、純タングステンは、純タングステン材料に
較べて種々の点ですぐれているが、耐消耗性およびアー
ク点弧性の点で未だ充分なものではなく、しかも製造時
に原料としてタングステン粉末に添加される酸化トリウ
ム粉末や硝酸トリウムが放射性物質であるため原料の入
手が困難でコストが高くつくとともに、保管や取扱いに
厳重な管理が必要であるという問題点があった。
トリエーテッドタングステンのこのような問題点を解
決するため、酸化トリウムのかわりに酸化ランタン、酸
化イットリウム、酸化セリウム等の酸化物を個々に添加
することが検討されてきたが、タングステン電極材料の
用途が多様化していることもあって、未だ満足すべき電
極材料が得られていないのが現状である。
決するため、酸化トリウムのかわりに酸化ランタン、酸
化イットリウム、酸化セリウム等の酸化物を個々に添加
することが検討されてきたが、タングステン電極材料の
用途が多様化していることもあって、未だ満足すべき電
極材料が得られていないのが現状である。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、従来のタングステン電極材料の問題点を解
決し、これに変わる電極材料を開発すべく種々研究を重
ねた結果完成されたもので、酸化ランタン、酸化イット
リウムおよび酸化セリウムのうちの任意の２種を総量で
1.0〜3.0重量％含有し、残部がタングステンである燒結
材料からなるタングステン電極材料をその要旨としてい
る。
決し、これに変わる電極材料を開発すべく種々研究を重
ねた結果完成されたもので、酸化ランタン、酸化イット
リウムおよび酸化セリウムのうちの任意の２種を総量で
1.0〜3.0重量％含有し、残部がタングステンである燒結
材料からなるタングステン電極材料をその要旨としてい
る。
この電極材料は、例えば次のようにして製造される。
先ず原料となる金属タングステン粉末（たとえば平均粒
度２〜３ミクロン）に、ランタン化合物、イットリウム
化合物、セリウム化合物等の化合物のうちの２種（用途
に応じて選択する）の水溶液を添加混合し、水素雰囲気
中で300〜500℃で加熱して前記添加化合物を分解させ
る。ランタン、イットリウム、セリウム等の化合物とし
ては、硝酸化合物を好適に使用することができる。この
ように、添加物を水溶液の形で散布し加熱分解する手法
は、従来タングステン、モリブデン等の粉末治金法にお
いてドーピング工程に採用されているものである。
先ず原料となる金属タングステン粉末（たとえば平均粒
度２〜３ミクロン）に、ランタン化合物、イットリウム
化合物、セリウム化合物等の化合物のうちの２種（用途
に応じて選択する）の水溶液を添加混合し、水素雰囲気
中で300〜500℃で加熱して前記添加化合物を分解させ
る。ランタン、イットリウム、セリウム等の化合物とし
ては、硝酸化合物を好適に使用することができる。この
ように、添加物を水溶液の形で散布し加熱分解する手法
は、従来タングステン、モリブデン等の粉末治金法にお
いてドーピング工程に採用されているものである。
２種の硝酸化合物が添加されたタングステン粉末は、
水素気流中で900〜1100℃に加熱して還元を行ない、金
属タングステン中に酸化ランタン（La2Ｏ3,LaO2）、酸
化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化セリウム（CeO2,Ce2Ｏ
3）等の酸化物のうちの２種が均一に分散した粉末が得
られる。このようにして得られた粉末を粉末治金におけ
る常法に従ってプレス成型し焼結したのち、スエージン
グ、ドローイング等の必要な加工を施して所望の電極材
料とする。
水素気流中で900〜1100℃に加熱して還元を行ない、金
属タングステン中に酸化ランタン（La2Ｏ3,LaO2）、酸
化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化セリウム（CeO2,Ce2Ｏ
3）等の酸化物のうちの２種が均一に分散した粉末が得
られる。このようにして得られた粉末を粉末治金におけ
る常法に従ってプレス成型し焼結したのち、スエージン
グ、ドローイング等の必要な加工を施して所望の電極材
料とする。
この電極材料は、主成分であるタングステンのほか上
記２種の酸化物を含んでおり、耐消耗性、アーク点弧
性、先端形状の維持等の点ですぐれたものである。これ
ら酸化物には一長一短があり、例えば酸化ランタンを添
加したものは鉄鋼、ステンレス鋼等に用いられる直流正
極溶接ではすぐれたアークスタート性、先端形状の維持
効果等を示す。また、酸化イットリウムを添加したもの
はアルミニウム等に用いられる交流逆極溶接ではすぐれ
たアークスタート性、耐消耗性が得られる。なお、酸化
セリウムを添加したものはアークスタート性が他の２種
に較べて若干劣り、先端形状の維持効果も溶接母材によ
って安定しない。酸化物の含有量は、総量（２種の酸化
物の合計）で１〜３重量％とするのが好ましい。酸化物
の添加量が３％（重量％、以下同じ）を越えると鍛造等
の加工が困難となり、クラックや折損事故が多発する。
逆に酸化物の添加量が１％未満の場合は充分な効果が得
られない。２種の酸化物の割合は、同量とするのが好ま
しいが、用途や経済性に応じてその配合比を任意に変え
ることができる。
記２種の酸化物を含んでおり、耐消耗性、アーク点弧
性、先端形状の維持等の点ですぐれたものである。これ
ら酸化物には一長一短があり、例えば酸化ランタンを添
加したものは鉄鋼、ステンレス鋼等に用いられる直流正
極溶接ではすぐれたアークスタート性、先端形状の維持
効果等を示す。また、酸化イットリウムを添加したもの
はアルミニウム等に用いられる交流逆極溶接ではすぐれ
たアークスタート性、耐消耗性が得られる。なお、酸化
セリウムを添加したものはアークスタート性が他の２種
に較べて若干劣り、先端形状の維持効果も溶接母材によ
って安定しない。酸化物の含有量は、総量（２種の酸化
物の合計）で１〜３重量％とするのが好ましい。酸化物
の添加量が３％（重量％、以下同じ）を越えると鍛造等
の加工が困難となり、クラックや折損事故が多発する。
逆に酸化物の添加量が１％未満の場合は充分な効果が得
られない。２種の酸化物の割合は、同量とするのが好ま
しいが、用途や経済性に応じてその配合比を任意に変え
ることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
［実施例］ 平均粒度3.5μ、純度99.9％以上のタングステン粉末
に硝酸ランタン、硝酸イットリウム、硝酸セリウム等の
硝酸化合物の水溶液の２種を散布したのち充分混合し
た。添加する硝酸化物の量は、最終製品中の各酸化物の
量が0.5％、1.0％、1.5％となる量とした。この混合粉
末を水素雰囲気中で加熱分解して硝酸化物を酸化物とし
たのち、900〜1100℃の温度勾配のある還元炉を用い水
素気流中で1.5時間加熱した。還元後の粉末は擂潰器と
篩を通したのち、Ｖ形混合機でブレンドした。
に硝酸ランタン、硝酸イットリウム、硝酸セリウム等の
硝酸化合物の水溶液の２種を散布したのち充分混合し
た。添加する硝酸化物の量は、最終製品中の各酸化物の
量が0.5％、1.0％、1.5％となる量とした。この混合粉
末を水素雰囲気中で加熱分解して硝酸化物を酸化物とし
たのち、900〜1100℃の温度勾配のある還元炉を用い水
素気流中で1.5時間加熱した。還元後の粉末は擂潰器と
篩を通したのち、Ｖ形混合機でブレンドした。
得られたタングステン（Ｗ）−酸化物粉末を金型中で
加圧して角棒状の圧粉体としたのち、常法に従って予焼
結および通電焼結を行なって重さ1000gのインゴットと
した。通電焼結における焼結電流は溶断電流の約90％と
した。このインゴットにスエージングとドローイングを
施して最終的に丸棒状電極材料とした。
加圧して角棒状の圧粉体としたのち、常法に従って予焼
結および通電焼結を行なって重さ1000gのインゴットと
した。通電焼結における焼結電流は溶断電流の約90％と
した。このインゴットにスエージングとドローイングを
施して最終的に丸棒状電極材料とした。
得られた電極材料について、次に示す試験条件でアー
クスタート性と耐消耗性を調べた結果は第１表乃至第３
表に示す通りであった。これらの表中、酸化ランタンお
よび酸化セリウムには、LaO2、Ce2Ｏ３も含まれる。第
１図は試験装置をあらわすもので直径Ｄ＝1.6mm、長さ
＝150mmの電極棒１（先端を30度の角度で円錘状に尖ら
せた）をTIG溶接機のトーチに保持し、銅板（水冷）を
母材２としてアルゴンガス（流量５〜6l/min）中で電流
値50Aでアークスポット溶接を行なった。アーク長Ｌ＝2
mm、電極長Ｄ＝3mmであった。第１表は、スタート回数2
00回のうち１秒以内で点弧した回数（成功回数）をあら
わすものである。また第２表は２秒間通電−10秒間休止
を１サイクルとし、これを反復して通電回数（サイク
ル）と成功数を調べた結果をあらわす。さらに、第３表
は、アーク時間を60分間（連続通電）として各３回のテ
ストを行ない通電後の消耗量を調べた結果をあらわす。
これらの表には比較例として各種酸化物を単独で添加し
たものを併記した。
クスタート性と耐消耗性を調べた結果は第１表乃至第３
表に示す通りであった。これらの表中、酸化ランタンお
よび酸化セリウムには、LaO2、Ce2Ｏ３も含まれる。第
１図は試験装置をあらわすもので直径Ｄ＝1.6mm、長さ
＝150mmの電極棒１（先端を30度の角度で円錘状に尖ら
せた）をTIG溶接機のトーチに保持し、銅板（水冷）を
母材２としてアルゴンガス（流量５〜6l/min）中で電流
値50Aでアークスポット溶接を行なった。アーク長Ｌ＝2
mm、電極長Ｄ＝3mmであった。第１表は、スタート回数2
00回のうち１秒以内で点弧した回数（成功回数）をあら
わすものである。また第２表は２秒間通電−10秒間休止
を１サイクルとし、これを反復して通電回数（サイク
ル）と成功数を調べた結果をあらわす。さらに、第３表
は、アーク時間を60分間（連続通電）として各３回のテ
ストを行ない通電後の消耗量を調べた結果をあらわす。
これらの表には比較例として各種酸化物を単独で添加し
たものを併記した。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかるタン
グステン電極材料は、従来のタングステン電極材料より
もアークスタート性および耐消耗性にすぐれたものであ
る。しかも、酸化トリウムを使用しないので、取扱いや
管理上の安全性に問題はない。
グステン電極材料は、従来のタングステン電極材料より
もアークスタート性および耐消耗性にすぐれたものであ
る。しかも、酸化トリウムを使用しないので、取扱いや
管理上の安全性に問題はない。
なお、以上の説明では主としてTIG溶接用電極材料と
して用いる場合について説明したが、これを放電管、マ
グネトロンその他各種電子管用電極材料として使用する
こともできる。
して用いる場合について説明したが、これを放電管、マ
グネトロンその他各種電子管用電極材料として使用する
こともできる。
第１図は試験条件をあらわす説明図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−170206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−93075（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−146236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−224495（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−141552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−94237（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】酸化ランタン、酸化イットリウムおよび酸
化セリウムのうちの任意の２種を総量で1.0〜3.0重量％
含有し、残部がタングステンである燒結材料からなるタ
ングステン電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61129773A JP2577887B2 (ja) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | タングステン電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61129773A JP2577887B2 (ja) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | タングステン電極材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62286698A JPS62286698A (ja) | 1987-12-12 |
| JP2577887B2 true JP2577887B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=15017854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61129773A Expired - Lifetime JP2577887B2 (ja) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | タングステン電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577887B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159343A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-19 | Toho Kinzoku Kk | 電極材料 |
| US5284614A (en) * | 1992-06-01 | 1994-02-08 | General Electric Company | Method of forming fine dispersion of ceria in tungsten |
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