JPH04231394A - 炭化タンタル複合体材料 - Google Patents
炭化タンタル複合体材料Info
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- JPH04231394A JPH04231394A JP3236555A JP23655591A JPH04231394A JP H04231394 A JPH04231394 A JP H04231394A JP 3236555 A JP3236555 A JP 3236555A JP 23655591 A JP23655591 A JP 23655591A JP H04231394 A JPH04231394 A JP H04231394A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/3255—Material
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温／高電流密度用の
電極として用いるために開発した炭化タンタル複合体材
料に関する。この材料は反応性プラズマガスを用いたプ
ラズマトーチに特に適している。本発明は、この材料の
新規な製造方法にも関する。
電極として用いるために開発した炭化タンタル複合体材
料に関する。この材料は反応性プラズマガスを用いたプ
ラズマトーチに特に適している。本発明は、この材料の
新規な製造方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に電極寿命、特に陰極性能は、プラ
ズマ法の有望性に影響を与える特に重要な要因の一つと
して長い間認識されてきた。電極劣化が早いと、経済的
及び技術的観点の両方からその方法の価値を減ずる。従
って、電極取り替えのための反応器停止時（ｄｏｗｎ−
ｔｉｍｅ）の頻度、電極のコスト、及び電極から生ずる
物質による生成物の汚染と言ったような因子は、プラズ
マ法の最終的成功を決定する重要なものである。更に一
層重要なのはプラズマの安定性であり、それは陰極表面
で起きる現象に大きく影響される。
ズマ法の有望性に影響を与える特に重要な要因の一つと
して長い間認識されてきた。電極劣化が早いと、経済的
及び技術的観点の両方からその方法の価値を減ずる。従
って、電極取り替えのための反応器停止時（ｄｏｗｎ−
ｔｉｍｅ）の頻度、電極のコスト、及び電極から生ずる
物質による生成物の汚染と言ったような因子は、プラズ
マ法の最終的成功を決定する重要なものである。更に一
層重要なのはプラズマの安定性であり、それは陰極表面
で起きる現象に大きく影響される。
【０００３】電極現象の重要性は早くから認識され、過
去５０年間にこの分野で多くの研究の誘因になってきた
。 この膨大な努力にも拘わらず電極、特に陰極で起きる現
象は依然としてプラズマ化学の中で最も理解の遅れてい
る領域の一つになっている。しかし、幾つかの理論が開
発され、経験的に得られるデーターを説明するのに用い
られ、幾らかの成功を収めている。それらの殆どは、電
極放出物の機構を仮定し、その放出中の陰極表面の状態
を推定することから始めている。二つのそのような理論
が有力になってきており、今日まで全ての電極開発の化
学的基礎を与えている。それら二つの理論は、次のよう
な陰極電子放出機構を述べている：
去５０年間にこの分野で多くの研究の誘因になってきた
。 この膨大な努力にも拘わらず電極、特に陰極で起きる現
象は依然としてプラズマ化学の中で最も理解の遅れてい
る領域の一つになっている。しかし、幾つかの理論が開
発され、経験的に得られるデーターを説明するのに用い
られ、幾らかの成功を収めている。それらの殆どは、電
極放出物の機構を仮定し、その放出中の陰極表面の状態
を推定することから始めている。二つのそのような理論
が有力になってきており、今日まで全ての電極開発の化
学的基礎を与えている。それら二つの理論は、次のよう
な陰極電子放出機構を述べている：
【０００４】１．陰極表面の温度が充分高く、電界強度
が低い場合には、電流は殆ど陰極から熱的に放出された
電子によって運ばれる。この電子放出法は一般に「熱イ
オン放出（ｔｈｅｒｍｏｉｏｎｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
）」と呼ばれており、３，０００ ℃より高い陰極表面
温度及び約１０３ 〜１０４ Ａ／ｃｍ２の電流密度を
特徴とする。タングステンと炭素の如き耐火性物質だけ
が熱イオン放出を行うのに充分な高い沸点を有する。こ
れらの物質は熱イオンエミッターと呼ばれている。
が低い場合には、電流は殆ど陰極から熱的に放出された
電子によって運ばれる。この電子放出法は一般に「熱イ
オン放出（ｔｈｅｒｍｏｉｏｎｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
）」と呼ばれており、３，０００ ℃より高い陰極表面
温度及び約１０３ 〜１０４ Ａ／ｃｍ２の電流密度を
特徴とする。タングステンと炭素の如き耐火性物質だけ
が熱イオン放出を行うのに充分な高い沸点を有する。こ
れらの物質は熱イオンエミッターと呼ばれている。
【０００５】２．陰極前面に充分大きな電界強度が存在
する場合、放出は比較的低い温度（２，７００ ℃未満
）で起き、陰極材料がフェルミ準位より低いエネルギー
を持つ電子を放出する。この機構は一般に「電界放出（
ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）」と呼ばれ、１０６
Ａ／ｃｍ２より大きな電流密度を特徴とする。電界放出
電極には銅及びアルミニウムの如き非耐火性物質が用い
られ、このように電界エミッターとして知られている。
する場合、放出は比較的低い温度（２，７００ ℃未満
）で起き、陰極材料がフェルミ準位より低いエネルギー
を持つ電子を放出する。この機構は一般に「電界放出（
ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）」と呼ばれ、１０６
Ａ／ｃｍ２より大きな電流密度を特徴とする。電界放出
電極には銅及びアルミニウムの如き非耐火性物質が用い
られ、このように電界エミッターとして知られている。
【０００６】今日当分野の殆どの研究者達は、実際のア
ークでは僅かなイオン成分しか活性でなくても熱イオン
放出と電界放出の組合せを取り扱つかうと言う考えで一
致している。
ークでは僅かなイオン成分しか活性でなくても熱イオン
放出と電界放出の組合せを取り扱つかうと言う考えで一
致している。
【０００７】上記理論に恐らく影響され、電極プラズマ
トーチ（即ち、トランスファーアーク及び直流アークで
、無電極トーチである誘導プラズマではないもの）は、
全て銅（電界エミッター）又はタングステン、炭素、及
びモリブデン（熱イオンエミッター）をそれらの陰極と
して用いている。銅の場合の銀、及びタングステンの場
合のトリアの如き合金用元素も、一般に２％までの濃度
で用いられている。これらの元素は陰極仕事関数（材料
の電子を放出する能力の尺度）を減少させ、それによっ
て陰極が一層低い温度で最低の腐食速度で作動できるよ
うにする。
トーチ（即ち、トランスファーアーク及び直流アークで
、無電極トーチである誘導プラズマではないもの）は、
全て銅（電界エミッター）又はタングステン、炭素、及
びモリブデン（熱イオンエミッター）をそれらの陰極と
して用いている。銅の場合の銀、及びタングステンの場
合のトリアの如き合金用元素も、一般に２％までの濃度
で用いられている。これらの元素は陰極仕事関数（材料
の電子を放出する能力の尺度）を減少させ、それによっ
て陰極が一層低い温度で最低の腐食速度で作動できるよ
うにする。
【０００８】炭素電極は合金用元素を含まない。従って
、それらは比較的大きな仕事関数（５．０ ｅＶ）を有
し、大きな腐食速度を示し、消耗性電極として言及され
ている。タングステンの仕事関数は約４．５ ｅＶより
遥かに低い。しかし、純粋なタングステンはプラズマト
ーチ中では、依然として速く腐食する。１％のトリアを
添加すると、陰極仕事関数を３．０ ｅＶより低く低下
させ、遥かに安定な作動ができるようにすることができ
る。トリア含有タングステンは、熱イオン放出プラズマ
トーチに好ましい陰極である。
、それらは比較的大きな仕事関数（５．０ ｅＶ）を有
し、大きな腐食速度を示し、消耗性電極として言及され
ている。タングステンの仕事関数は約４．５ ｅＶより
遥かに低い。しかし、純粋なタングステンはプラズマト
ーチ中では、依然として速く腐食する。１％のトリアを
添加すると、陰極仕事関数を３．０ ｅＶより低く低下
させ、遥かに安定な作動ができるようにすることができ
る。トリア含有タングステンは、熱イオン放出プラズマ
トーチに好ましい陰極である。
【０００９】このように今まで開発された電極は、低い
腐食速度、及び限定された操作範囲で安定な作動を与え
る。殆どは５，０００ Ａより低い電流及び不活性プラ
ズマガスでよく作動する。銅合金はプラズマガスとして
の酸素と共に用いられ成功を収めている。トリア含有タ
ングステンは、還元性プラズマ（即ちプラズマガスにＨ
２ 、ＣＨ４ 、又はＮＨ４ が用いられたプラズマ）
中でよく機能を果たす。しかし、今日まで高度に反応性
のプラズマ、特にハロゲンの中で安定な作動を与えるの
に成功した電極はない。
腐食速度、及び限定された操作範囲で安定な作動を与え
る。殆どは５，０００ Ａより低い電流及び不活性プラ
ズマガスでよく作動する。銅合金はプラズマガスとして
の酸素と共に用いられ成功を収めている。トリア含有タ
ングステンは、還元性プラズマ（即ちプラズマガスにＨ
２ 、ＣＨ４ 、又はＮＨ４ が用いられたプラズマ）
中でよく機能を果たす。しかし、今日まで高度に反応性
のプラズマ、特にハロゲンの中で安定な作動を与えるの
に成功した電極はない。
【００１０】金属ハロゲン化物ガス（ＴｉＣｌ４、Ｎｂ
Ｃｌ５等の如きもの）は高温で極度に腐食性である。例
えば、そのようなガスをトーチ中のプラズマガスとして
用いると、それらは陰極材料とひどく反応する。これら
の反応は、電極で起きる質量損失のみならず、還元金属
（Ｔｉ及びＮｂの如きもの）を生成するため、プラズマ
の安定性には有害である。それらの還元金属は電極を覆
い、その仕事関数を増大させ、最後には電子放出過程を
停止させてしまう。
Ｃｌ５等の如きもの）は高温で極度に腐食性である。例
えば、そのようなガスをトーチ中のプラズマガスとして
用いると、それらは陰極材料とひどく反応する。これら
の反応は、電極で起きる質量損失のみならず、還元金属
（Ｔｉ及びＮｂの如きもの）を生成するため、プラズマ
の安定性には有害である。それらの還元金属は電極を覆
い、その仕事関数を増大させ、最後には電子放出過程を
停止させてしまう。
【００１１】金属ハロゲン化物プラズマガスで操作され
るプラズマトーチのための安定な電極は、陰極表面に特
徴的な極度に高い温度（約３，７００ ℃）でも、その
ようなガスと反応してはならない。また、それは低い仕
事関数、高い溶融及び揮発温度、良好な熱的及び電気的
伝導度、及び大きな耐熱衝撃性をもたなければならない
。
るプラズマトーチのための安定な電極は、陰極表面に特
徴的な極度に高い温度（約３，７００ ℃）でも、その
ようなガスと反応してはならない。また、それは低い仕
事関数、高い溶融及び揮発温度、良好な熱的及び電気的
伝導度、及び大きな耐熱衝撃性をもたなければならない
。
【００１２】炭化タンタルは、融点及び沸点が夫々３，
８５０ ℃及び５，４７０ ℃である耐火性材料である
。それは、約３．８ ｅＶの比較的低い熱イオン仕事関
数も有する。殆どのセラミックと比較して、それは僅か
２５μΩｃｍの室温固有電気抵抗及び２１Ｗ／（ｍ．Ｋ
）の熱伝導度を有する優れた伝導体である。最後に、そ
れは高温でも塩化物による化学的侵食に対し極めて大き
な抵抗を有する。
８５０ ℃及び５，４７０ ℃である耐火性材料である
。それは、約３．８ ｅＶの比較的低い熱イオン仕事関
数も有する。殆どのセラミックと比較して、それは僅か
２５μΩｃｍの室温固有電気抵抗及び２１Ｗ／（ｍ．Ｋ
）の熱伝導度を有する優れた伝導体である。最後に、そ
れは高温でも塩化物による化学的侵食に対し極めて大き
な抵抗を有する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】炭化タンタルの全ての
優れた性質にも拘わらず、その電極としての性能はむし
ろ不満足なものである。それはアーク点火の熱衝撃によ
り破砕を極めて受けやすい。操作中、その熱伝導度は電
極で吸収される膨大な量の熱エネルギーを発散させるに
は低過ぎ、局部的溶融を起こす結果になる。その融点が
高いため、それは大きな相対的密度へ焼結しにくい材料
である。２，０００ ℃までの温度で半時間焼結するこ
とにより僅か５０〜６５％の相対的密度しか達成されて
いない。相対的密度は、２，４００ ℃を越える温度で
半時間焼結することにより７５〜８０％へ増大すること
ができる。比較的低い密度の材料は低い強度を有し、か
なり低下した電気的及び熱的伝導度を有し、アーク点火
で観察される破砕及び溶融を更に起こし易くする。最後
にその材料は非常に堅くて脆く、有用な電極へ成形する
のが非常に難しい。
優れた性質にも拘わらず、その電極としての性能はむし
ろ不満足なものである。それはアーク点火の熱衝撃によ
り破砕を極めて受けやすい。操作中、その熱伝導度は電
極で吸収される膨大な量の熱エネルギーを発散させるに
は低過ぎ、局部的溶融を起こす結果になる。その融点が
高いため、それは大きな相対的密度へ焼結しにくい材料
である。２，０００ ℃までの温度で半時間焼結するこ
とにより僅か５０〜６５％の相対的密度しか達成されて
いない。相対的密度は、２，４００ ℃を越える温度で
半時間焼結することにより７５〜８０％へ増大すること
ができる。比較的低い密度の材料は低い強度を有し、か
なり低下した電気的及び熱的伝導度を有し、アーク点火
で観察される破砕及び溶融を更に起こし易くする。最後
にその材料は非常に堅くて脆く、有用な電極へ成形する
のが非常に難しい。
【００１４】
【課題を解決するための手段】純粋なＴａＣ電極に伴わ
れるこれら欠点の全てが、本発明により、セラミックに
対し補足的な性質（即ち大きな耐熱衝撃性、大きな熱的
及び電気的伝導度、及び良好な電子放出性）を有する比
較的低い融点の金属を炭化タンタル前成形体に浸透させ
ることにより製造された炭化タンタル複合体材料を与え
ることにより解決された。浸透用材料としてアルミニウ
ム及び銅が用いられている。アルミニウム又は銅の種々
の合金も用いることができる。金及び銀の如き他の金属
を用いてもよい。複合体材料のセラミック含有量を増大
するため、ＴａＣ前成形体は浸透前に焼結されているの
がよい。
れるこれら欠点の全てが、本発明により、セラミックに
対し補足的な性質（即ち大きな耐熱衝撃性、大きな熱的
及び電気的伝導度、及び良好な電子放出性）を有する比
較的低い融点の金属を炭化タンタル前成形体に浸透させ
ることにより製造された炭化タンタル複合体材料を与え
ることにより解決された。浸透用材料としてアルミニウ
ム及び銅が用いられている。アルミニウム又は銅の種々
の合金も用いることができる。金及び銀の如き他の金属
を用いてもよい。複合体材料のセラミック含有量を増大
するため、ＴａＣ前成形体は浸透前に焼結されているの
がよい。
【００１５】本発明を次に図面を参照して例により記述
する。図１に関し、約１μの粒径のＴａＣ粉末１０をプ
レスして生のＴａＣ物体１２を形成する。次に生の物体
を１，９００ ℃〜２，５００ ℃の温度で１／２ 時
間焼結することによりＴａＣ焼結前成形体１４を形成す
ることができる。焼結後のＴａＣ前成形体の密度は約５
０％〜８０％を越えるまでになっているのが好ましく、
従って、前成形体の大きさは減少しているのが好ましい
。焼結してない生の物体への浸透も、大きなセラミック
密度が要求されていないならば可能である。浸透はＴａ
Ｃ前成形体を１，１００ ℃より高いが２，０００ ℃
より低い温度の溶融金属浴１６中で加熱することにより
達成することができる。浸透に最適な温度は約１，５０
０ ℃であるように見える。不活性ガス雰囲気中に維持
された黒鉛坩堝１８を用いて溶融浴を中に入れる。得ら
れたＴａＣ複合体材料を機械加工して電極２０の形にす
るその電極はプラズマトーチの電極として用いることに
対し優れた性質をもっている。
する。図１に関し、約１μの粒径のＴａＣ粉末１０をプ
レスして生のＴａＣ物体１２を形成する。次に生の物体
を１，９００ ℃〜２，５００ ℃の温度で１／２ 時
間焼結することによりＴａＣ焼結前成形体１４を形成す
ることができる。焼結後のＴａＣ前成形体の密度は約５
０％〜８０％を越えるまでになっているのが好ましく、
従って、前成形体の大きさは減少しているのが好ましい
。焼結してない生の物体への浸透も、大きなセラミック
密度が要求されていないならば可能である。浸透はＴａ
Ｃ前成形体を１，１００ ℃より高いが２，０００ ℃
より低い温度の溶融金属浴１６中で加熱することにより
達成することができる。浸透に最適な温度は約１，５０
０ ℃であるように見える。不活性ガス雰囲気中に維持
された黒鉛坩堝１８を用いて溶融浴を中に入れる。得ら
れたＴａＣ複合体材料を機械加工して電極２０の形にす
るその電極はプラズマトーチの電極として用いることに
対し優れた性質をもっている。
【００１６】ＴａＣ複合体電極の二つの例を製造し、試
験した。第一の複合体は浸透用金属としてアルミニウム
を用いたのに対し、第二のものでは銅を用いた。両方の
複合体とも非常に強く、良好な熱的及び電気的伝導性を
持ち、熱衝撃に対し大きな抵抗性を持ち（アーク点火時
に亀裂は観測されなかった）、希望の形に容易に機械加
工することができた。これらの材料の幾つかの性質を下
の表Ｉに列挙する。
験した。第一の複合体は浸透用金属としてアルミニウム
を用いたのに対し、第二のものでは銅を用いた。両方の
複合体とも非常に強く、良好な熱的及び電気的伝導性を
持ち、熱衝撃に対し大きな抵抗性を持ち（アーク点火時
に亀裂は観測されなかった）、希望の形に容易に機械加
工することができた。これらの材料の幾つかの性質を下
の表Ｉに列挙する。
【００１７】
【表１】
表Ｉ Ｔ
ａＣ複合体材料の性質 材料組成
ＴａＣ／Ａｌ
ＴａＣ／Ｃｕ セラミック体積分率（％）
５５
５２ 固有電気抵抗（Ωｃｍ）
９．６ ×１０−６ ４．４
×１０−６ 熱拡散率（ｃｍ／秒、１８℃）
０．２７５ ０
．２８４ 降伏強度（０．１ ％、ＭＰａ）
８０ １３
０ 抗張力（ＭＰａ）
４３５ ４０
０ 伸び（％）
９
８．７ 圧縮強度（ＭＰａ）
６００
１３８０ 硬度（Ｒ−Ａ、６０ｋｇ）
５３
６３ 機械加工性
優秀 優
秀
ａＣ複合体材料の性質 材料組成
ＴａＣ／Ａｌ
ＴａＣ／Ｃｕ セラミック体積分率（％）
５５
５２ 固有電気抵抗（Ωｃｍ）
９．６ ×１０−６ ４．４
×１０−６ 熱拡散率（ｃｍ／秒、１８℃）
０．２７５ ０
．２８４ 降伏強度（０．１ ％、ＭＰａ）
８０ １３
０ 抗張力（ＭＰａ）
４３５ ４０
０ 伸び（％）
９
８．７ 圧縮強度（ＭＰａ）
６００
１３８０ 硬度（Ｒ−Ａ、６０ｋｇ）
５３
６３ 機械加工性
優秀 優
秀
【００１８】各材料の微細粒子構造を示す走査電子顕
微鏡写真を図２及び図３に示す。
微鏡写真を図２及び図３に示す。
【００１９】複合体材料を電極につくり（陽極と陰極と
の両方）、図３に概略的に示すようにプラズマトーチ中
で試験した。アークをＴａＣ複合体陽極３０とＴａＣ複
合体陰極３２との間に形成し、磁気コイル３４を用いて
回転させた。プラズマガスを電極領域を通って径方向に
流した。電極を冷却するのにＨ２ Ｏを用いた。試験の
ための二種類のプラズマガス組成物を用いた。不活性プ
ラズマ中の陰極性能を評価するため純粋アルゴンプラズ
マガスを用い、金属ハロゲン化物プラズマ中の電極性能
を調べるため１０〜１５％のＴｉＣｌ４を含有するアル
ゴンプラズマガスを用いた。新しい電極材料の性能は全
く満足できるものであった。調べた全ての実験条件で、
安定な操作及び低い腐食速度が観察された。電極腐食デ
ーターを含めた操作データーの四つの例を下に報告する
。
の両方）、図３に概略的に示すようにプラズマトーチ中
で試験した。アークをＴａＣ複合体陽極３０とＴａＣ複
合体陰極３２との間に形成し、磁気コイル３４を用いて
回転させた。プラズマガスを電極領域を通って径方向に
流した。電極を冷却するのにＨ２ Ｏを用いた。試験の
ための二種類のプラズマガス組成物を用いた。不活性プ
ラズマ中の陰極性能を評価するため純粋アルゴンプラズ
マガスを用い、金属ハロゲン化物プラズマ中の電極性能
を調べるため１０〜１５％のＴｉＣｌ４を含有するアル
ゴンプラズマガスを用いた。新しい電極材料の性能は全
く満足できるものであった。調べた全ての実験条件で、
安定な操作及び低い腐食速度が観察された。電極腐食デ
ーターを含めた操作データーの四つの例を下に報告する
。
【００２０】
【実施例】実施例１
【表２】目的：不活性プラズマガスを用いて、プラズマ
トーチ中のＴａＣ／Ａｌ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： ８リットル／分のアルゴ
ン時間： ６０分
アーク電圧： ３０ボルトアー
ク電流： １００ アンペアア
ーク回転： ９００ ｒｐｍ
陽極腐食速度： ０．５５ｇ／Ｃ陰
極腐食速度： １．３ ｇ／Ｃ
トーチ中のＴａＣ／Ａｌ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： ８リットル／分のアルゴ
ン時間： ６０分
アーク電圧： ３０ボルトアー
ク電流： １００ アンペアア
ーク回転： ９００ ｒｐｍ
陽極腐食速度： ０．５５ｇ／Ｃ陰
極腐食速度： １．３ ｇ／Ｃ
【０
０２１】実施例２
０２１】実施例２
【表３】目的：反応性プラズマガスを用いて、プラズマ
トーチ中のＴａＣ／Ａｌ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： １５リットル／分のアル
ゴン＋２３ｇ／分のＴｉＣｌ４ 時間： ２０分ア
ーク電圧： ５０ボルトアーク
電流： １００ アンペアアー
ク回転速度： ９００ ｒｐｍ 陽極腐
食速度： ６．６ ｇ／Ｃ陰極腐食
速度： ２５ ｇ／Ｃ
トーチ中のＴａＣ／Ａｌ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： １５リットル／分のアル
ゴン＋２３ｇ／分のＴｉＣｌ４ 時間： ２０分ア
ーク電圧： ５０ボルトアーク
電流： １００ アンペアアー
ク回転速度： ９００ ｒｐｍ 陽極腐
食速度： ６．６ ｇ／Ｃ陰極腐食
速度： ２５ ｇ／Ｃ
【００２２
】実施例３
】実施例３
【表４】目的：不活性プラズマガスを用いて、プラズマ
トーチ中のＴａＣ／Ｃｕ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： １５リットル／分のアル
ゴン時間： ２０
分アーク電圧： ２６ボルトア
ーク電流： １００ アンペア
アーク回転速度： １２００ｒｐｍ 陽
極腐食速度： ０．２８ｇ／Ｃ陰極
腐食速度： ０．４０ｇ／Ｃ
トーチ中のＴａＣ／Ｃｕ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： １５リットル／分のアル
ゴン時間： ２０
分アーク電圧： ２６ボルトア
ーク電流： １００ アンペア
アーク回転速度： １２００ｒｐｍ 陽
極腐食速度： ０．２８ｇ／Ｃ陰極
腐食速度： ０．４０ｇ／Ｃ
【００
２３】実施例４
２３】実施例４
【表５】目的：反応性プラズマガスを用いて、プラズマ
トーチ中のＴａＣ／Ｃｕ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： １５リットル／分のアル
ゴン＋１５ｇ／分のＴｉＣｌ４ 時間： １０分ア
ーク電圧： ４２ボルトアーク
電流： １００ アンペアアー
ク回転速度： １１００ｒｐｍ 陽極腐
食速度： ３．４ ｇ／Ｃ陰極腐食
速度： １６ ｇ／Ｃ
トーチ中のＴａＣ／Ｃｕ複合体電極の性能の評価プラズ
マガス： １５リットル／分のアル
ゴン＋１５ｇ／分のＴｉＣｌ４ 時間： １０分ア
ーク電圧： ４２ボルトアーク
電流： １００ アンペアアー
ク回転速度： １１００ｒｐｍ 陽極腐
食速度： ３．４ ｇ／Ｃ陰極腐食
速度： １６ ｇ／Ｃ
【図１】ＴａＣ複合体材料を製造するための、本発明に
よる方法の工程図である。
よる方法の工程図である。
【図２】製造されたＴａＣ複合体材料の微細な粒子構造
を示す走査電子顕微鏡写真である。
を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図３】製造されたＴａＣ複合体材料の微細な粒子構造
を示す走査電子顕微鏡写真である。
を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明によるＴａＣ複合体材料を用いたプラズ
マトーチの構成図である。
マトーチの構成図である。
１０ ＴａＣ粉末
１２ 生のＴａＣ物体
１４ 焼結ＴａＣ前成形体
１６ 溶融金属浴
２０ 電極
Claims (7)
- 【請求項１】 アルミニウム、銅、アルミニウム又は
銅の種々の合金、金、及び銀から選択された低融点金属
を浸透させた炭化タンタル前成形体からなる炭化タンタ
ル複合体材料。 - 【請求項２】 前成形体が、浸透させる前に焼結され
、ＴａＣ物質の含有量が増大している請求項１に記載の
炭化タンタル複合体材料。 - 【請求項３】 低融点金属がアルミニウムである請求
項１又は２に記載の炭化タンタル複合体材料。 - 【請求項４】 低融点金属が銅である請求項１又は２
に記載の炭化タンタル複合体材料。 - 【請求項５】 ａ） 粒径約１μのＴａＣ粉末をプ
レスして生の物体を形成し、 ｂ） 炭化タンタルセラミックの密度を前記生の物体
の４０％から、２６００℃までの温度で約１／２ 時間
焼結することにより、８０％を越えるまでの範囲に制御
し、ｃ） アルミニウム、銅、アルミニウム又は銅の
種々の合金、金、及び銀から選択された低融点金属を前
記前成形体に、１１００℃〜２０００℃の温度に維持さ
れた溶融浴中で浸透させる、諸工程からなる炭化タンタ
ル複合体材料の製造方法。 - 【請求項６】 炭化タンタルセラミックを約２０００
℃で１／２ 時間焼結し、約６０％の密度にし、浸透用
金属がアルミニウムであり、浴の温度が１３００℃〜１
７００℃である請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 炭化タンタルセラミックを約１９００
℃で１／２ 時間焼結し、約５０％の密度にし、浸透用
金属が銅であり、浴の温度が１５００℃〜２０００℃で
ある請求項５に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA2025619 | 1990-09-18 | ||
| CA002025619A CA2025619C (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Tantalum carbide composite materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231394A true JPH04231394A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=4146001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236555A Pending JPH04231394A (ja) | 1990-09-18 | 1991-09-17 | 炭化タンタル複合体材料 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5196273A (ja) |
| EP (1) | EP0476572A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04231394A (ja) |
| CA (1) | CA2025619C (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5511603A (en) * | 1993-03-26 | 1996-04-30 | Chesapeake Composites Corporation | Machinable metal-matrix composite and liquid metal infiltration process for making same |
| US6130399A (en) * | 1998-07-20 | 2000-10-10 | Hypertherm, Inc. | Electrode for a plasma arc torch having an improved insert configuration |
| CN107963887B (zh) * | 2017-12-06 | 2019-11-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 碳化钽陶瓷先驱体制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1918212A (en) * | 1930-10-08 | 1933-07-11 | Gen Electric | Method for making hard metal compositions |
| US2922721A (en) * | 1956-04-02 | 1960-01-26 | Sintercast Corp America | Method for coating and infiltrating a porous refractory body |
| US3553820A (en) * | 1967-02-21 | 1971-01-12 | Union Carbide Corp | Method of producing aluminum-carbon fiber composites |
| FR2038858A5 (ja) * | 1969-03-31 | 1971-01-08 | Combustible Nucleaire | |
| US4469654A (en) * | 1980-02-06 | 1984-09-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | EDM Electrodes |
| JPS5922469A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 遅延検波回路 |
| SU1574414A1 (ru) * | 1987-05-04 | 1990-06-30 | Краматорский Индустриальный Институт | Электрод дл плазменной обработки |
| US4803334A (en) * | 1987-11-16 | 1989-02-07 | Westinghouse Electric Corp. | Method for laser beam welding metal matrix composite components |
-
1990
- 1990-09-18 CA CA002025619A patent/CA2025619C/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-05-13 US US07/698,898 patent/US5196273A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-16 EP EP19910115704 patent/EP0476572A3/en not_active Withdrawn
- 1991-09-17 JP JP3236555A patent/JPH04231394A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2025619A1 (en) | 1992-03-19 |
| EP0476572A2 (en) | 1992-03-25 |
| EP0476572A3 (en) | 1993-01-20 |
| CA2025619C (en) | 1996-09-17 |
| US5196273A (en) | 1993-03-23 |
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