JP3308871B2 - Metal surface local treatment equipment by vacuum arc - Google Patents

Metal surface local treatment equipment by vacuum arc

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JP3308871B2
JP3308871B2 JP24665497A JP24665497A JP3308871B2 JP 3308871 B2 JP3308871 B2 JP 3308871B2 JP 24665497 A JP24665497 A JP 24665497A JP 24665497 A JP24665497 A JP 24665497A JP 3308871 B2 JP3308871 B2 JP 3308871B2
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vacuum
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ceramics
metal surface
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紘一 武田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中で陽極と陰
極との間に直流アーク放電を起こさせて金属表面の酸化
膜や汚れ、塗膜を除去したりあるいは種々の金属表面の
表面改質を行ったりする真空アークによる金属表面処理
に供される装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for removing a oxidized film, dirt, and a coating film on a metal surface by causing a direct current arc discharge between an anode and a cathode in a vacuum or for modifying the surface of various metal surfaces. The present invention relates to an apparatus provided for a metal surface treatment by a vacuum arc for performing quality control.

【0002】[0002]

【従来の技術】真空アークによる金属表面処理では、通
常104 Paから1Paの雰囲気中でのアーク放電が行われ
る。真空アーク処理といわれているが厳密な意味での真
空状態の中で処理技術ではなく、減圧雰囲気で作られる
アークを利用した処理技術である。かかる減圧雰囲気中
で形成されるアークを本発明においても慣習にしたがい
真空アークという。真空アークは金属表面の酸化膜(ス
ケールや錆)の除去や表面に付着した油脂の除去、塗膜
の除去などの表面クリーニングに用いられる他、粗面化
や熱処理などの表面処理にも利用されている。
2. Description of the Related Art In metal surface treatment using a vacuum arc, an arc discharge is usually performed in an atmosphere of 10 4 Pa to 1 Pa. Although it is called vacuum arc processing, it is not a processing technique in a strict sense of vacuum but a processing technique using an arc created in a reduced-pressure atmosphere. An arc formed in such a reduced-pressure atmosphere is referred to as a vacuum arc in accordance with the practice of the present invention. Vacuum arc is used for surface cleaning such as removal of oxide film (scale and rust) on metal surface, removal of oil and fat adhering to the surface, removal of coating film, and surface treatment such as roughening and heat treatment. ing.

【0003】真空アークによるこれらの金属表面処理に
おいては、処理対象となる金属部材をアーク電源の負極
に接続し、金属表面を陰極と、別途設置される陽極との
間にアークを発生させる。陰極となる処理対象物表面に
形成されるアーク陰極点の作用により、上述の表面処理
が行われる。
In these metal surface treatments using a vacuum arc, a metal member to be treated is connected to a negative electrode of an arc power supply, and an arc is generated between the metal surface and a separately installed anode. The above-described surface treatment is performed by the action of the arc cathode spot formed on the surface of the processing target serving as the cathode.

【0004】この種の真空アーク処理を行うためには処
理すべき対象部材全体を収納する真空容器を設け、この
中で処理すべき部材を陰極として別途真空容器内に設置
された陽極との間に真空アークを発生させて部材の表面
処理を行うのが一般的である。しかしながら、大きな部
材でも必ずしも全表面処理を必要としない場合が多い。
かかる場合でも、大きな部材に全体を収納する大きな真
空容器を用い、この容器内で真空中アーク処理を行なう
ことが多かった。このようなやり方では、設備に多大の
コストがかかること、あるいは大きな容器を減圧にする
ために長い時間がかかり操業コストも多大になる等の問
題があった。
In order to perform this kind of vacuum arc treatment, a vacuum vessel is provided for accommodating the entire target member to be treated, and a member to be treated is used as a cathode between an anode and a separately disposed vacuum vessel. In general, a vacuum arc is generated to perform a surface treatment of the member. However, in many cases, even large members do not always require the entire surface treatment.
Even in such a case, a large vacuum vessel is used in which the whole is housed in a large member, and the arc treatment in vacuum is often performed in this vessel. In such a method, there is a problem that a large cost is required for the equipment, or a long time is required to reduce the pressure of a large container, and the operation cost is also large.

【0005】これらの問題を解決するために、本発明者
らは被処理部材の処理に必要な部分のみを局所的に真空
雰囲気にさらし、この局所的表面のみをアーク処理する
局所真空アーク処理装置を提案している(特願平08ー
058762号)。
In order to solve these problems, the present inventors locally expose only a portion necessary for processing a member to be processed to a vacuum atmosphere, and arc-process only this local surface. (Japanese Patent Application No. 08-058762).

【0006】電力送電系統の遮断機として真空雰囲気を
利用することからも明らかなように、真空中ではアーク
の発生が難しい。真空アークを確実に着火法させる方法
として、従来、陽極あるいはパイロット陽極を処理金属
と瞬間的に接触させた後に引き離してアークをスタート
させる方法や、パイロットの電極と処理すべき金属との
間に高周波高電圧を印加してパイロット電極にスパーク
を発生させこれをアークの起点としてアークをスタート
させる方式が採用されてきた。
[0006] As is apparent from the use of a vacuum atmosphere as a circuit breaker in a power transmission system, it is difficult to generate an arc in a vacuum. Conventionally, as a method of reliably igniting a vacuum arc, there is a method in which an anode or a pilot anode is instantaneously brought into contact with a metal to be treated and then separated to start an arc, or a high frequency is applied between a pilot electrode and a metal to be treated. A method has been adopted in which a high voltage is applied to generate a spark in a pilot electrode and the arc is used as a starting point of the arc to start the arc.

【0007】図1に従来の局所真空アーク処理装置にお
ける高周波印加アーク着火法の一例を示す。被処理金属
材料1と、水冷胴体2および脱着可能な裾部8などで真
空容器が構成され、パッキング7により気密が保たれ減
圧雰囲気が保持される。真空容器は排気ポート3を介し
て真空ポンプに接続される。陽極電極4および水冷胴体
2は、冷却水入り口5より冷却水が供給され、冷却水出
口6を通じ排出される。アークスタートのために取り付
けられたパイロット電極9は高周波高電圧源に接続さ
れ、アークスタート時には高周波高電圧が印加される。
高周波高電圧により、このパイロット電極9と被処理金
属部材1との間にスパークが生じ、アーク発生の起点と
なる。
FIG. 1 shows an example of a high-frequency application arc ignition method in a conventional local vacuum arc processing apparatus. A vacuum container is constituted by the metal material 1 to be treated, the water-cooled body 2 and the detachable hem 8 and the like, and the packing 7 keeps airtightness and maintains a reduced-pressure atmosphere. The vacuum container is connected to a vacuum pump via the exhaust port 3. The cooling water is supplied from the cooling water inlet 5 to the anode electrode 4 and the water-cooled body 2, and is discharged through the cooling water outlet 6. The pilot electrode 9 mounted for arc start is connected to a high frequency high voltage source, and a high frequency high voltage is applied at the time of arc start.
The high frequency high voltage causes a spark between the pilot electrode 9 and the metal member 1 to be processed, and becomes a starting point of arc generation.

【0008】しかしながら、この局所的に減圧雰囲気を
つくる局所真空アーク処理装置では真空室が小さく、パ
イロット陽極を設けたり、電極を接触させた後引き離す
機構を設けることに制約が多いため、着火の確実性を犠
牲にして、パイロット電極を用いず、不確実ながら、直
接陽極―陰極間に高周波を重畳した電圧を印加する方法
を採用することが多い。
However, in this local vacuum arc processing apparatus for locally creating a reduced-pressure atmosphere, the vacuum chamber is small, and there are many restrictions on providing a pilot anode or a mechanism for separating the electrodes after they are brought into contact with each other. In many cases, a method of directly applying a voltage in which a high frequency is superimposed between an anode and a cathode is employed without using a pilot electrode, without sacrificing performance.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが提案して
いる局所真空アーク処理装置(特願平08ー05876
2号)では、アークが小さな真空室内で発生するため真
空室に熱がこもり抜熱ために冷却を強化せねばならず、
多量の冷却水を必要としたりあるいは冷却効率を上げる
ため複雑な冷却構造を必要とするという問題があった。
また、気密保持のためのパッキングや冷却の困難な部品
は過度な温度上昇による損傷を受けやすく、真空室構成
部材としての寿命が短く装置の信頼性が高くないという
問題もあった。
The local vacuum arc processing apparatus proposed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 08-05876).
In No. 2), since the arc is generated in a small vacuum chamber, heat is trapped in the vacuum chamber and heat must be removed, so cooling must be strengthened.
There has been a problem that a large amount of cooling water is required or a complicated cooling structure is required to increase the cooling efficiency.
In addition, parts that are difficult to pack and cool for maintaining airtightness are susceptible to damage due to excessive temperature rise, and there is a problem that the life as a vacuum chamber constituent member is short and the reliability of the apparatus is not high.

【0010】これらの制約から、長時間の連続処理や頻
度の高い繰り返し処理ができず、短い期間で処理を行
い、長時間中断し充分冷却した後にまた処理を再開する
というようなやり方にせざるを得ず、作業速度が上げら
れなかった。本発明は局所真空アーク処理において、熱
負荷を軽減し、信頼性が高くかつ作業効率が上げられる
装置の提供にある。
Due to these restrictions, long-term continuous processing and frequent repetitive processing cannot be performed, so that the processing must be performed in a short period, interrupted for a long time, cooled sufficiently, and then restarted. No work speed could be increased. It is an object of the present invention to provide an apparatus that reduces heat load, is highly reliable, and improves work efficiency in local vacuum arc processing.

【0011】さらに、局所真空アーク処理においてはア
ークの確実かつ簡便な着火技術の開発がもう一つの課題
である。上述したように着火を確実にしようとすれば装
置構造が複雑になり、装置構造を簡便に保とうとすると
着火の確実性が低くなり、このことが作業コストの低減
を妨げてきた。本発明の第2の目的は確実簡便な着火を
可能とする局所真空アーク処理装置の提供にある。
Further, in the local vacuum arc processing, another problem is to develop a reliable and simple ignition technique for the arc. As described above, the structure of the apparatus is complicated if the ignition is to be ensured, and the reliability of the ignition is reduced if the apparatus structure is to be kept simple, which has hindered the reduction of the operation cost. A second object of the present invention is to provide a local vacuum arc processing apparatus that enables reliable and simple ignition.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
ごとき構成の装置によって達成できる。すなわち、
(1)電極、真空容器、高周波電圧を重畳できるアーク
電源および排気装置からなる真空アークによる金属表面
処理装置において、真空容器が電極を組み込み、被処理
部材との密着性を持たせるため絶縁部材よりなるシール
材を裾部に有したカップ状の真空容器で、かつ当該真空
容器の内側壁がセラミックスで囲まれていることを特徴
とする真空アークによる金属表面局所処理装置、(2)
被処理部材の処理形状にあわせたシール部を有し、前記
カップ状容器に接する側はカップ形状に合わせた面を有
する補助容器をさらに有する真空容器を用い、当該真空
容器の内側面がセラミックスで囲まれており、セラミッ
クッスと補助容器との間に空隙が設けられていることを
特徴とする真空アークによる金属表面局所処理装置、
(3)セラミックスの内面が導電性の皮膜でおおわれて
いることを特徴とする真空アークによる金属表面処理装
置表面処理装置、および(4)セラミックスの端面を常
に被処理部材表面に接触させるためセラミックス押し出
し機構を有する真空アークによる金属表面局所処理装
置、である。
The above object of the present invention can be achieved by an apparatus having the following configuration. That is,
(1) In a metal surface treatment apparatus using a vacuum arc composed of an electrode, a vacuum vessel, an arc power supply capable of superimposing a high-frequency voltage, and an exhaust device, the vacuum vessel incorporates an electrode and is made of an insulating member so as to have close contact with a workpiece. (2) a metal surface local treatment apparatus using a vacuum arc, characterized in that the vacuum vessel has a cup-shaped vacuum vessel having a sealing material at a skirt thereof and an inner wall of the vacuum vessel is surrounded by ceramics.
A vacuum container having a sealing portion according to the processing shape of the member to be processed, and a side in contact with the cup-shaped container is further provided with an auxiliary container having a surface adapted to the cup shape, and the inner surface of the vacuum container is made of ceramics. A device for local metal surface treatment by vacuum arc, which is enclosed and has a gap between the ceramic sushi and the auxiliary container,
(3) A metal surface treatment device using a vacuum arc, wherein the inner surface of the ceramic is covered with a conductive film; and (4) a ceramic extruder for constantly bringing the end surface of the ceramic into contact with the surface of the workpiece. A metal surface local treatment apparatus using a vacuum arc having a mechanism.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明は従来装置の問題点であっ
た熱負荷と着火の困難さを同時に解決する方法を見出
し、装置化したものであり、以下にその作用を説明す
る。図2に装置構成の一例を示す。図2では本発明の特
徴を強調するため、従来法と変わらない高周波電圧を重
畳できるアーク電源や真空排気装置の詳細は省略し、カ
ップ状の真空容器部分のみを図示している。真空容器は
被処理金属材料1と、水冷胴体2および脱着可能な裾部
8とを含んで構成され、減圧雰囲気はパッキング7によ
り保持される。真空容器は排気ポート3を介して真空ポ
ンプに接続される。陽極電極4および水冷胴体2は、冷
却水入り口5より冷却水が供給され、冷却水出口6を通
じ排出される。真空容器壁の内側はセラミックス10で
囲まれている。陽極4はスタート時に高周波高電圧が重
畳する直流電源に接続されている。高周波高電圧が重畳
される直流電源は、TIGアーク溶接などで一般的に使
用されているアーク電源と変わりはない。アークが発生
しているとき、セラミックス10の存在により、真空容
器の熱負荷が軽減されるだけでなく、アーク着火が確実
になる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention has found a method for simultaneously solving the problems of the heat load and the difficulty of ignition, which were the problems of the conventional apparatus, and has realized the apparatus. The operation of the method will be described below. FIG. 2 shows an example of the device configuration. In FIG. 2, in order to emphasize the features of the present invention, details of an arc power supply and a vacuum exhaust device capable of superimposing a high-frequency voltage which is the same as the conventional method are omitted, and only a cup-shaped vacuum vessel portion is illustrated. The vacuum vessel includes the metal material 1 to be treated, the water-cooled body 2 and the detachable skirt 8, and the reduced-pressure atmosphere is held by the packing 7. The vacuum container is connected to a vacuum pump via the exhaust port 3. The cooling water is supplied from the cooling water inlet 5 to the anode electrode 4 and the water-cooled body 2 and discharged through the cooling water outlet 6. The inside of the vacuum vessel wall is surrounded by ceramics 10. The anode 4 is connected to a DC power supply on which a high-frequency high voltage is superimposed at the start. The DC power supply on which the high-frequency high voltage is superimposed is not different from the arc power supply generally used in TIG arc welding and the like. When an arc is generated, the presence of the ceramics 10 not only reduces the heat load of the vacuum vessel, but also ensures the ignition of the arc.

【0014】セラミックス壁が存在することにより着火
が容易になる理由は、次のような作用によると思われ
る。すなわち、金属表面が真空アーク処理される過程で
表面に存在する酸化物や塗膜その他の表面層、あるいは
金属自身が、アーク陰極点の熱で分解蒸発する。分解蒸
発した表面層あるいは金属は一部は真空排気装置に向か
うが、少なからぬ量が真空室のセラミックス10に付着
する。付着してできた膜は、金属あるいは炭素を含むの
で導電性を示す。
The reason why the ignition is facilitated by the presence of the ceramic wall is considered to be as follows. That is, oxides, coatings and other surface layers existing on the surface of the metal surface during the vacuum arc treatment or the metal itself are decomposed and evaporated by the heat of the arc cathode spot. A part of the decomposed and evaporated surface layer or metal goes to the evacuation device, but a considerable amount adheres to the ceramics 10 in the vacuum chamber. The film formed by adhesion contains metal or carbon and thus exhibits conductivity.

【0015】すなわち、セラミックス10の内面は真空
アーク処理作業を通じて自動的に導電性物質で常にコー
ティングされ続けることになる。高周波高電圧発生装置
を備えた直流電源を用い、陽極4と被処理金属材料1と
の間に高周波電圧を印加すると、高周波電流はセラミッ
クス内壁を電流回路の一部として流れる。このとき被処
理金属材料1とセラミックス10の端面の間に高周波の
スパークが発生し、これがメインのアーク形成の起点と
なる。したがって、内壁が導電性を示すセラミックスが
あれば、図1に示すようなパイロット電極9はなくとも
確実な着火が可能となる。
That is, the inner surface of the ceramics 10 is automatically and always coated with the conductive material through the vacuum arc processing operation. When a high-frequency voltage is applied between the anode 4 and the metal material 1 to be processed using a DC power supply provided with a high-frequency high-voltage generator, the high-frequency current flows through the ceramic inner wall as a part of a current circuit. At this time, a high-frequency spark is generated between the metal material 1 to be processed and the end face of the ceramics 10, and this is the starting point of the main arc formation. Therefore, if there is a ceramic whose inner wall is conductive, reliable ignition is possible without the pilot electrode 9 as shown in FIG.

【0016】セラミックス素材自体が導電性を有する材
料では、セラミックス自身が陰極となりセラミックス表
面に安定な陰極点が形成されることがある。セラミック
ス表面に安定なアークが形成されると、熱衝撃によりセ
ラミックスが破損するので、セラミックス素材は電気絶
縁性でなければならない。絶縁性素材の表面に薄い導電
性膜が形成される場合は、導電性膜電気抵抗が高く、こ
の表面に安定な陰極点が形成されることはない。
If the ceramic material itself has conductivity, the ceramic itself may serve as a cathode and a stable cathode spot may be formed on the ceramic surface. When a stable arc is formed on the ceramic surface, the ceramic is damaged by thermal shock, so the ceramic material must be electrically insulating. When a thin conductive film is formed on the surface of the insulating material, the electric resistance of the conductive film is high, and a stable cathode spot is not formed on this surface.

【0017】セラミックスの熱遮蔽効果は大きいが、そ
れでも、アーク電流が大きい場合や真空アーク処理を連
続長時間行う場合や、繰り返して高頻度で処理を行なう
場合は、セラミックス自身の温度が高くなる。脱着可能
な裾部8は冷却機構にすることは難しいのでセラミック
スの温度が上昇するにつれ、セラミックス10から裾部
8への伝熱量が増大し、裾部やパッキングが破損する。
セラミックス10からの裾部8への伝熱量を抑制するた
め、水冷胴体2とセラミックス10との接触は密にして
セラミックスの冷却をすると同時に、セラミックス10
と裾部8との間に、図3に示すような空間を作り直接の
接触をさせない、請求項2にのべた発明がきわめて有効
である。
Although the heat shielding effect of ceramics is great, the temperature of the ceramics itself increases when the arc current is large, when vacuum arc processing is performed continuously for a long time, or when the processing is performed repeatedly and frequently. Since it is difficult to make the removable hem 8 a cooling mechanism, as the temperature of the ceramic rises, the amount of heat transferred from the ceramics 10 to the hem 8 increases, and the hem and the packing are damaged.
In order to suppress the amount of heat transfer from the ceramics 10 to the skirt 8, the contact between the water-cooled body 2 and the ceramics 10 is made dense to cool the ceramics,
The space as shown in FIG. 3 is formed between the skirt portion 8 and the skirt portion 8 to prevent direct contact, and the invention described in claim 2 is extremely effective.

【0018】セラミックス10の存在によりアーク着火
が容易になることは上に説明したとおりであるが、セラ
ミックスで着火が容易になるのは、当該セラミックスの
存在が直接の原因ではなく、セラミックスの表面に付着
した導電性物質の存在である。導電性物質の付着は、セ
ラミックスが真空アークによる金属表面処理の場におか
れたことで初めて起こるので、一度も金属処理の雰囲気
にさらされない新品のセラミックスを着装した場合の最
初のアーク着火に関しては効果が生じないという問題が
残る。最初の使用時にも確実なアーク着火をさせたい場
合は、最初に用いるセラミックスは内面に他の方法で導
電性を付与したセラミックッスを用いるねばならない。
このためにはセラミックス表面を薄い導電膜で覆うか、
あるいは導電性材料で汚してやればよい。薄い導電膜で
おおうのは、メッキやCVDあるいはPVD、溶射ある
いは導電性塗料を塗布するなど種々の方法が考えられ
る。また、簡単にグラファイトのような炭素系材料など
でセラミックスをこすり表面を汚しても良い。
As described above, the ignition of an arc is facilitated by the presence of the ceramics 10. However, the reason that the ignition of the ceramics is facilitated is not the direct cause of the presence of the ceramics, but the surface of the ceramics. The presence of attached conductive material. Since the adhesion of the conductive substance occurs only when the ceramic is placed in the place of metal surface treatment by a vacuum arc, the first arc ignition when wearing new ceramics that has never been exposed to the atmosphere of metal treatment The problem of no effect remains. In order to ensure reliable arc ignition even at the time of first use, the ceramics used first must be ceramics which has been made conductive on the inner surface by another method.
To do this, cover the ceramic surface with a thin conductive film, or
Alternatively, it may be soiled with a conductive material. Various methods, such as plating, CVD or PVD, thermal spraying, or applying a conductive paint, can be used for covering with a thin conductive film. Further, the surface may be easily stained by rubbing the ceramic with a carbon-based material such as graphite.

【0019】導電性表面を持つセラミックスが金属表面
と接触しているところに高周波のスパークが発生し、メ
インアークの起点となることから、セラミックスは着火
時に金属表面に接している状態にしておくことが必要で
ある。被処理金属材料が下にあり、上に真空室がある場
合は、セラミックスは重力により下向きの力を受け、常
に金属表面に接触する状態を保てるが、金属材料と真空
室の位置関係が逆転して被処理金属材料が上で真空室が
下に来るような状態で処理をせねばならないこともあ
り、この場合はセラミックスは重力により金属表面から
離れる様な力をうけ、セラミックスと金属表面の間に隙
間ができてしまう。隙間ができると高周波スパークの発
生がなくなるのでメインアークへの移行も難しくなる。
Since a high-frequency spark is generated where ceramic having a conductive surface is in contact with the metal surface and becomes the starting point of the main arc, the ceramic must be in contact with the metal surface at the time of ignition. is necessary. If the metal material to be processed is below and there is a vacuum chamber above, the ceramic receives a downward force due to gravity and can always keep in contact with the metal surface, but the positional relationship between the metal material and the vacuum chamber is reversed. In some cases, the metal material to be processed must be processed in a state where the vacuum chamber comes down and the vacuum chamber comes down. There is a gap in the space. If a gap is formed, high-frequency sparks are not generated, and it is difficult to shift to the main arc.

【0020】図4は、請求項4にのべるセラミックスの
端面を常に処理金属表面に接触させるためのセラミック
ス押し出し機構を具備することを特徴とする真空アーク
による金属表面処理装置表面処理装置の一例である。セ
ラミックス内筒10がばね11により後方より押され、
常にセラミックス端面が被処理金属表面と接触が保たれ
る。
FIG. 4 shows an example of a metal surface treatment apparatus using a vacuum arc, which is provided with a ceramic extruding mechanism for constantly bringing the end face of the ceramic according to claim 4 into contact with the metal surface to be treated. . The ceramic inner cylinder 10 is pushed from behind by a spring 11,
The end face of the ceramic is always kept in contact with the surface of the metal to be treated.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

(実施例1)処理金属材料として黒皮で覆われた熱延鋼
板を用い、局所的に鋼材表面の黒皮であるスケールを除
去する処理を種々の条件のもとで行なった。図3に示す
真空容器を用いることを基本とし、図5に示す様な装置
構成で、場合により、比較のため、セラミックスをはず
したり、セラミックスの内面処理状態を変えたりあるい
は裾部とセラミックスの間に空隙を設けたりして条件を
変化させた。12が真空排気ポート3に接続する真空装
置、13がアーク電源である。
(Example 1) A hot-rolled steel sheet covered with black scale was used as a treated metal material, and a process of locally removing scale, which is black scale on the surface of the steel material, was performed under various conditions. The vacuum vessel shown in FIG. 3 is basically used, and the apparatus is configured as shown in FIG. 5. In some cases, for comparison, ceramics may be removed, the inner surface treatment state of the ceramics may be changed, or between the skirt and the ceramics. The conditions were changed by providing an air gap in the sample. Reference numeral 12 denotes a vacuum device connected to the evacuation port 3, and reference numeral 13 denotes an arc power supply.

【0022】水冷胴体部2はステンレス鋼材料、裾部8
はベークライト材料で作られている。シール材料7とし
て用いたO−リングはシリコンゴム製である。本実施例
では、裾部8に熱電対が埋めこまれており、真空アーク
処理中のベークライト内表面近傍の温度が測定できるよ
うになっている。セラミックスとしてはアルミナパイプ
を用いた。そのアルミナパイプの内面を事前に導電性皮
膜でコーティングした場合と、何もせずにきれいなまま
のアルミナパイプを用いた場合との比較も行なってい
る。導電性皮膜の事前コーティング法として鋼線の線爆
溶射を用いている。セラミックス9と裾部8との間に空
間を設けた場合の断熱の効果の違いについても調べた。
この場合セラミックスと裾部のベークライトの間には1
mmの隙間ができている。実施条件とそれぞれ条件での結
果を表1にまとめて示している。
The water-cooled body 2 is made of stainless steel,
Is made of bakelite material. The O-ring used as the sealing material 7 is made of silicone rubber. In this embodiment, a thermocouple is embedded in the skirt portion 8 so that the temperature near the inner surface of the bakelite during vacuum arc processing can be measured. An alumina pipe was used as ceramics. A comparison is also made between the case where the inner surface of the alumina pipe is coated with a conductive film in advance and the case where the alumina pipe is kept clean without any operation. Wire explosion spraying of steel wire is used as a pre-coating method of the conductive film. The difference in the heat insulating effect when a space was provided between the ceramics 9 and the skirt 8 was also examined.
In this case, the distance between the ceramic and the bakelite at the bottom is 1
There is a gap of mm. Table 1 summarizes the implementation conditions and the results under each condition.

【0023】なお、アークスタートの項目中、“高周波
着火”とあるのは、高周波高電圧を重畳させた直流電源
でアークがスタートしたことを示し、“強制着火”とあ
るのは、高周波印加ではアークがスタートできなかった
ため、陽極と被処理金属との間を真空中で細い鋼線でつ
なぎ、アーク電源を作動させて鋼線が溶断してアークを
スタートさせたことを示す。導電性付与の方法の項で、
“線爆溶射”とあるのは、線爆溶射法でセラミックスパ
イプ内表面に薄い金属導電性膜を形成させたセラミック
スを用いたことをしめし、“真空アーク”とあるのは、
きれいなアルミナを用い強制着火法にてアークをスター
トさせ、金属表面の真空アーク処理を行なうことによっ
て、内面に蒸発物を付着させたセラミックスパイプを用
いたことを示す。
In the arc start item, "high-frequency ignition" indicates that the arc has started with a DC power supply on which a high-frequency high voltage is superimposed, and "forced ignition" indicates that the high-frequency application has not been performed. Since the arc could not be started, a thin steel wire was connected between the anode and the metal to be processed in a vacuum, and the arc power supply was activated to melt the steel wire and start the arc. In the section of the method of imparting conductivity,
"Line explosion spraying" means that ceramics with a thin metal conductive film formed on the inner surface of a ceramic pipe by the line explosion spraying method, and "vacuum arc" means
This shows that a ceramic pipe with an evaporant adhered to the inner surface was used by starting the arc by the forced ignition method using clean alumina and performing vacuum arc treatment on the metal surface.

【0024】具体的にいえば、ケース3の実施例はケー
ス2の実施例から得られた、内面が真空アーク処理での
蒸発物が付着したアルミナパイプを出発セラミックスと
して用いている。表中のベークライト温度は、アーク発
生雰囲気圧力は50Pa、アーク電流は100Aで、真空
アーク処理を90秒持続させた直後の熱電対起電力から
決定された裾部ベークライトの内表面近傍の温度であ
る。ただし、ケース1の場合だけはアークスタート20
秒で測定温度が200℃を超えたので、ベークライトの
損傷を危惧して、20秒の時点でアーク処理を中止して
いる。
More specifically, the embodiment of the case 3 uses, as a starting ceramic, an alumina pipe obtained from the embodiment of the case 2 and having an inner surface to which an evaporant from the vacuum arc processing adheres. The bakelite temperature in the table is the temperature in the vicinity of the inner surface of the bottom bakelite determined from the thermocouple electromotive force immediately after the vacuum arc treatment was continued for 90 seconds at an arc generating atmosphere pressure of 50 Pa and an arc current of 100 A. . However, only in case 1 arc start 20
Since the measurement temperature exceeded 200 ° C. per second, the arc treatment was stopped at the time point of 20 seconds with fear of damage to the bakelite.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】セラミックス内壁で囲まれていないケース
1の場合と、セラミックス内壁で囲まれた場合であるそ
の他のケースの温度比較から、セラミックスによる遮熱
効果は極めて大きいことが確認された。さらに、ケース
2、ケース3あるいはケース4のようにセラミックッス
と裾部とが密着している場合に比べ、ケース5のように
セラミックスと裾部に隙間を設けることにより、熱負荷
の低減効果が大きくなることが確認された。ケース2と
ケース3の比較より明らかなように、セラミックスが存
在していても、真空アーク処理中の蒸発物の付着により
アークの着火が容易になることが確認された。初めてセ
ラミックスを真空アーク処理に用いる場合は、事前に導
電性皮膜を形成させておくことにより、通常の高周波に
よるアークスタートが可能なことがケース4、あるいは
ケース5から確認された。
From a temperature comparison between the case 1 not surrounded by the ceramic inner wall and the other cases surrounded by the ceramic inner wall, it was confirmed that the heat shielding effect of the ceramic was extremely large. Furthermore, by providing a gap between the ceramic and the skirt as in the case 5, the effect of reducing the thermal load is greater than when the ceramic stub and the skirt are in close contact as in the case 2, the case 3, or the case 4. It was confirmed that it became. As is clear from the comparison between Case 2 and Case 3, it was confirmed that even if ceramics were present, the ignition of the arc was facilitated by the adhesion of the evaporant during the vacuum arc treatment. When using ceramics for vacuum arc treatment for the first time, it was confirmed from Case 4 or Case 5 that a normal high-frequency arc start was possible by forming a conductive film in advance.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明した本発明に係る処理装置によ
り、真空アークによる金属表面の局所クリーニングや熱
処理を行なう装置の冷却が簡単になり、かつアークのス
タートが簡単になり、長時間の安定した操業が可能にな
った。
The processing apparatus according to the present invention described above simplifies the cooling of the apparatus for performing local cleaning and heat treatment of the metal surface by the vacuum arc, simplifies the start of the arc, and provides a long-term stable operation. Operation is now possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の真空アークによる金属表面局所処理装置
の真空室を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vacuum chamber of a conventional metal surface local processing apparatus using a vacuum arc.

【図2】本発明のセラミックス内壁面に囲まれた真空ア
ークによる金属表面局所処理装置の真空容器の例を示す
断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a vacuum container of the apparatus for locally treating a metal surface by a vacuum arc surrounded by a ceramic inner wall surface of the present invention.

【図3】セラミックスと真空室裾部との間に空隙の有
る、本発明の真空アークによる金属表面局所処理装置の
真空容器の例を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a vacuum vessel of the apparatus for locally treating a metal surface by a vacuum arc according to the present invention, which has a gap between ceramics and a vacuum chamber tail.

【図4】後部よりセラミックス押し出し機構を持つ、本
発明の真空アークによる金属表面局所処理装置の真空容
器の例を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a vacuum vessel of the apparatus for locally treating a metal surface by a vacuum arc according to the present invention, which has a ceramic extruding mechanism from the rear.

【図5】本発明に係る処理装置全体の構成概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram of the overall configuration of a processing apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;被処理金属 2;真空容器水冷胴
体部 3;真空排気ポート 4;陽極 5;冷却水供給入口 6;冷却水排出出口 7;パッキング 8;真空容器裾部 9;パイロット電極 10;セラミックス 11;バネ 12;真空装置 13;アーク電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Metal to be processed 2; Vacuum container water cooling body part 3; Vacuum exhaust port 4; Anode 5; Cooling water supply inlet 6; Cooling water discharge outlet 7; Packing 8; Vacuum container hem 9; Pilot electrode 10; Spring 12; vacuum device 13; arc power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C23F 4/00 C23F 4/00 A C23G 5/00 C23G 5/00 (56)参考文献 特開 平4−110084(JP,A) 特開 昭57−134559(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 45/06 C23F 4/00 C23G 5/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C23F 4/00 C23F 4/00 A C23G 5/00 C23G 5/00 (56) References JP-A-4-110084 (JP, A JP-A-57-134559 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B21B 45/06 C23F 4/00 C23G 5/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電極、真空容器、高周波電圧を重畳でき
るアーク電源および排気装置からなる真空アークによる
金属表面処理装置において、真空容器が電極を組み込
み、被処理部材との密着性を持たせるため絶縁部材より
なるシール材を裾部に有したカップ状の真空容器で、か
つ当該真空容器の内側壁がセラミックスで囲まれている
ことを特徴とする真空アークによる金属表面局所処理装
置。
In a metal surface treatment apparatus using a vacuum arc, comprising an electrode, a vacuum vessel, an arc power supply capable of superimposing a high-frequency voltage, and an exhaust device, the vacuum vessel incorporates an electrode and is insulated to have adhesion to a member to be processed. A metal surface local treatment apparatus using a vacuum arc, comprising: a cup-shaped vacuum vessel having a sealing material made of a member at a skirt portion; and an inner wall of the vacuum vessel is surrounded by ceramics.
【請求項2】 被処理部材の処理形状にあわせたシール
部を有し、前記カップ状容器に接する側はカップ形状に
合わせた面を有する補助容器をさらに有する真空容器を
用い、当該真空容器の内側面がセラミックスで囲まれて
おり、セラミックッスと補助容器との間に空隙が設けら
れていることを特徴とする請求項1記載の真空アークに
よる金属表面局所処理装置。
2. A vacuum container having a sealing portion adapted to the processing shape of the member to be processed, and further comprising an auxiliary container having a surface adapted to the cup shape on the side in contact with the cup-shaped container. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the inner surface is surrounded by ceramics, and a gap is provided between the ceramic sushi and the auxiliary container.
【請求項3】 セラミックスの内面が導電性の皮膜でお
おわれていることを特徴とする請求項1または2記載の
真空アークによる金属表面局所処理装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein an inner surface of the ceramic is covered with a conductive film.
【請求項4】 セラミックスの端面を常に被処理部材表
面に接触させるためセラミックス押し出し機構を有する
請求項1、2または3記載の真空アークによる金属表面
局所処理装置。
4. The metal surface local treatment apparatus using a vacuum arc according to claim 1, further comprising a ceramic extruding mechanism for constantly bringing the end face of the ceramic into contact with the surface of the member to be processed.
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