JPH04346632A - プラズマ切断用電極材料 - Google Patents
プラズマ切断用電極材料Info
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- JPH04346632A JPH04346632A JP3116103A JP11610391A JPH04346632A JP H04346632 A JPH04346632 A JP H04346632A JP 3116103 A JP3116103 A JP 3116103A JP 11610391 A JP11610391 A JP 11610391A JP H04346632 A JPH04346632 A JP H04346632A
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- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 17
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
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、大気中、酸化雰囲気中
などにおいて使用されるプラズマ切断用電極材料に関す
るものである。
などにおいて使用されるプラズマ切断用電極材料に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、大気中や酸素雰囲気中など酸化雰
囲気中でのプラズマ切断に使用される電極材料としては
、たとえばハフニウム（Ｈｆ）やジルコニウム（Ｚｒ）
などの金属材料が使用されている。また最近、特開昭６
３−１９９８４２号公報、特開昭６３−２１６９４３号
公報に示されるように、レニウム（Ｒｅ）やＲｕに放電
特性のよい酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を混合した電
極が開発されている。さらにガスタービン機関などのよ
うな種久の動力発生装置における火花点火器において、
特開昭５２−１１８１３７号公報に示されるように耐熱
耐酸化金属であるＩｒまたはＲｕに少量のＹ２Ｏ３また
はＴｈＯ２を混合した電極材が開発されている。
囲気中でのプラズマ切断に使用される電極材料としては
、たとえばハフニウム（Ｈｆ）やジルコニウム（Ｚｒ）
などの金属材料が使用されている。また最近、特開昭６
３−１９９８４２号公報、特開昭６３−２１６９４３号
公報に示されるように、レニウム（Ｒｅ）やＲｕに放電
特性のよい酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を混合した電
極が開発されている。さらにガスタービン機関などのよ
うな種久の動力発生装置における火花点火器において、
特開昭５２−１１８１３７号公報に示されるように耐熱
耐酸化金属であるＩｒまたはＲｕに少量のＹ２Ｏ３また
はＴｈＯ２を混合した電極材が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｈ
ｆやＺｒは極めて高価であり、入手も困難であるので、
切断コストも高くつくという問題点があった。また前記
の特開昭６３−１９９８４２号公報、特開昭６３−２１
６９４３号公報に示されているＲｅまたはＲｕ−Ｙ２Ｏ
３電極は大電流を流した時の放電特性の不安定さ、電極
の消耗が大きい。したがって、大気中や酸素雰囲気中な
ど酸化雰囲気中での切断に使用される電極材料としては
、コストの割には十分満足な性能を得られるものではな
いという問題点があった。さらに前記の特開昭６３−１
９９８４２号公報に示されているＩｒまたはＲｕ−Ｙ２
Ｏ３またはＴｈＯ２電極が同様の雰囲気下で使用される
電極として開発されている。しかし、これは火花点火器
としての使用を目的として開発されているため、その火
花点火器の形状より機械的強度が重要視され、酸化物の
添加量に制限があった（２〜１６容量％すなわち１．６
〜１３重量％程度）。またＲｅまたはＲｕ−Ｙ２Ｏ３電
極と同様に大気中や酸素雰囲気中でのプラズマ切断に使
用される電極材料としては、この組成範囲では十分な性
能を得られるものではないという問題点があった。
ｆやＺｒは極めて高価であり、入手も困難であるので、
切断コストも高くつくという問題点があった。また前記
の特開昭６３−１９９８４２号公報、特開昭６３−２１
６９４３号公報に示されているＲｅまたはＲｕ−Ｙ２Ｏ
３電極は大電流を流した時の放電特性の不安定さ、電極
の消耗が大きい。したがって、大気中や酸素雰囲気中な
ど酸化雰囲気中での切断に使用される電極材料としては
、コストの割には十分満足な性能を得られるものではな
いという問題点があった。さらに前記の特開昭６３−１
９９８４２号公報に示されているＩｒまたはＲｕ−Ｙ２
Ｏ３またはＴｈＯ２電極が同様の雰囲気下で使用される
電極として開発されている。しかし、これは火花点火器
としての使用を目的として開発されているため、その火
花点火器の形状より機械的強度が重要視され、酸化物の
添加量に制限があった（２〜１６容量％すなわち１．６
〜１３重量％程度）。またＲｅまたはＲｕ−Ｙ２Ｏ３電
極と同様に大気中や酸素雰囲気中でのプラズマ切断に使
用される電極材料としては、この組成範囲では十分な性
能を得られるものではないという問題点があった。
【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、コストが低く、放
電特性の安定したプラズマ切断用電極材料を提供するこ
とにある。
になされたものであり、その目的は、コストが低く、放
電特性の安定したプラズマ切断用電極材料を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明の電極材料は、略４０〜８５重量％のＲｕと、
略１５〜６０重量％のＴｈＯ２とを含有させた。
、本発明の電極材料は、略４０〜８５重量％のＲｕと、
略１５〜６０重量％のＴｈＯ２とを含有させた。
【０００６】
【作用】上記の構成を有する本発明の電極材料の成分の
うち、Ｒｕは、融点が高く耐酸化性とくに高温耐酸化性
に優れている。またＴｈＯ２は放電特性に優れておりま
た融点も高く、蒸気圧も低い。これらＲｕとＴｈＯ２を
適当な割合で組み合わせることによって、プラズマ用切
断機に使用される埋め込み形電極に必要な機械的強度が
得られ、酸化消耗と熱消耗が少なく、また大電流を流し
ても安定した放電特性を保つことが可能となる。Ｒｕの
好ましい含有量は重量％で略４０〜８５％であり、Ｔｈ
Ｏ２の好ましい含有量は略１５〜６０％である。この電
極材料は、上記ＲｕとＴｈＯ２の合金であるが、その特
性を損なわない範囲内で少量の他の元素を添加してもよ
い。
うち、Ｒｕは、融点が高く耐酸化性とくに高温耐酸化性
に優れている。またＴｈＯ２は放電特性に優れておりま
た融点も高く、蒸気圧も低い。これらＲｕとＴｈＯ２を
適当な割合で組み合わせることによって、プラズマ用切
断機に使用される埋め込み形電極に必要な機械的強度が
得られ、酸化消耗と熱消耗が少なく、また大電流を流し
ても安定した放電特性を保つことが可能となる。Ｒｕの
好ましい含有量は重量％で略４０〜８５％であり、Ｔｈ
Ｏ２の好ましい含有量は略１５〜６０％である。この電
極材料は、上記ＲｕとＴｈＯ２の合金であるが、その特
性を損なわない範囲内で少量の他の元素を添加してもよ
い。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【０００８】まず、本実施例の電極材料の製造方法につ
いて説明する。平均粒度４．５μｍ、純度９９．９％の
Ｒｕ粉末と平均粒度３．０μｍ、純度９９．９％のＴｈ
Ｏ２粉末を、ボールミルにて５時間湿式混合し、乾燥し
た。得られたＲｕ−ＴｈＯ２混合粉末を金型内にて１ト
ンの成形圧で予備成形し、直径３ｍｍ、長さ５ｍｍの圧
粉体とした後、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）にて２トン
で本成形を行なう（この時、成形体密度は５５〜６０％
となる）。その後、アルゴン雰囲気中で焼結（２１００
℃−３０分）を行い直径２．２ｍｍ長さ４ｍｍの焼結体
からなる電極材料とした。
いて説明する。平均粒度４．５μｍ、純度９９．９％の
Ｒｕ粉末と平均粒度３．０μｍ、純度９９．９％のＴｈ
Ｏ２粉末を、ボールミルにて５時間湿式混合し、乾燥し
た。得られたＲｕ−ＴｈＯ２混合粉末を金型内にて１ト
ンの成形圧で予備成形し、直径３ｍｍ、長さ５ｍｍの圧
粉体とした後、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）にて２トン
で本成形を行なう（この時、成形体密度は５５〜６０％
となる）。その後、アルゴン雰囲気中で焼結（２１００
℃−３０分）を行い直径２．２ｍｍ長さ４ｍｍの焼結体
からなる電極材料とした。
【０００９】次に、実験方法について説明する。図１及
び図２に示すように、得られた電極材料２ａを銅製のチ
ップホルダーに圧入した電極２と、ノズル７を備えたト
ーチ１を陰極とし、水冷した銅板３を陽極とする。次に
切断電源４により、両者間にアークを発生させ、コンプ
レッサ６より得られる圧縮エアーをエアレギュレータ５
を通して、電極２の周りを旋回させ、ノズル７より排出
することにより、プラズマアーク８を発生させる試験装
置を用い、プラズマアーク発生テストを行なった。その
ときの電極の消耗量を調べた結果を図３に示す。図３の
試験条件は電流３０Ａ、電圧１００Ｖ、エアー圧力３．
５Ｋｇ／ｃｍ２、時間５分間であった。また消耗量は立
方ミリメートル（ｍｍ３）で表わしてある。図３から解
るとおり、本発明による電極材料は、従来のＺｒやＨｆ
およびＲｕ−Ｙ２Ｏ３に比べその消耗量が少ない。
び図２に示すように、得られた電極材料２ａを銅製のチ
ップホルダーに圧入した電極２と、ノズル７を備えたト
ーチ１を陰極とし、水冷した銅板３を陽極とする。次に
切断電源４により、両者間にアークを発生させ、コンプ
レッサ６より得られる圧縮エアーをエアレギュレータ５
を通して、電極２の周りを旋回させ、ノズル７より排出
することにより、プラズマアーク８を発生させる試験装
置を用い、プラズマアーク発生テストを行なった。その
ときの電極の消耗量を調べた結果を図３に示す。図３の
試験条件は電流３０Ａ、電圧１００Ｖ、エアー圧力３．
５Ｋｇ／ｃｍ２、時間５分間であった。また消耗量は立
方ミリメートル（ｍｍ３）で表わしてある。図３から解
るとおり、本発明による電極材料は、従来のＺｒやＨｆ
およびＲｕ−Ｙ２Ｏ３に比べその消耗量が少ない。
【００１０】また図４に示すように、ＨｆやＺｒ電極材
料は電圧１００Ｖ、エアー圧力３．５ｋｇ／ｃｍ２、時
間５分間と一定にして、試験電流値を３０〜６０Ａと上
げていくと、その消耗量が増加したが、本発明による電
極材料では試験電流値を上げてもその消耗量の変化が少
なく、安定した放電特性を示すことがわかる。
料は電圧１００Ｖ、エアー圧力３．５ｋｇ／ｃｍ２、時
間５分間と一定にして、試験電流値を３０〜６０Ａと上
げていくと、その消耗量が増加したが、本発明による電
極材料では試験電流値を上げてもその消耗量の変化が少
なく、安定した放電特性を示すことがわかる。
【００１１】また、本発明の好ましい組成範囲は、図３
および図４から解るとおりＲｕが略４０〜８５重量％の
範囲であり、より好ましくは略６０〜８０重量％の範囲
である。
および図４から解るとおりＲｕが略４０〜８５重量％の
範囲であり、より好ましくは略６０〜８０重量％の範囲
である。
【００１２】次に、図５にＲｕ−ＴｈＯ２焼結体の強度
を示す。
を示す。
【００１３】これより本発明の範囲の焼結体は、Ｈｆ、
Ｚｒと同等の強度を有しており、埋め込み型のプラズマ
切断用電極として使用することが出来るものである。
Ｚｒと同等の強度を有しており、埋め込み型のプラズマ
切断用電極として使用することが出来るものである。
【００１４】この電極材料の製造は比較的容易であり、
原料の入手にも問題はない。この電極材料は、安定した
プラズマアークが得られ、切断電極として用いた場合に
は大電流を入力しても安定しており消耗も少なく、切断
スピードも速くまた厚板も容易に切断出来、従来の電極
に比べその性能が格段に向上することが確かめられた。
原料の入手にも問題はない。この電極材料は、安定した
プラズマアークが得られ、切断電極として用いた場合に
は大電流を入力しても安定しており消耗も少なく、切断
スピードも速くまた厚板も容易に切断出来、従来の電極
に比べその性能が格段に向上することが確かめられた。
【００１５】
【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明の組成範囲のＲｕ−ＴｈＯ２電極によれば、従来
のＺｒやＨｆよりも入手性に優れ、これに比べ約２倍よ
り３倍の耐消耗性を有し、さらにＲｕ−Ｙ２Ｏ３電極と
比べ１．５〜２倍の耐消耗性を有し、また大電流時にも
安定したアーク特性を得ることの出来る優れたものであ
る。この電極材料は、プラズマ切断用として使用して十
分にその特性が発揮できるものである。
本発明の組成範囲のＲｕ−ＴｈＯ２電極によれば、従来
のＺｒやＨｆよりも入手性に優れ、これに比べ約２倍よ
り３倍の耐消耗性を有し、さらにＲｕ−Ｙ２Ｏ３電極と
比べ１．５〜２倍の耐消耗性を有し、また大電流時にも
安定したアーク特性を得ることの出来る優れたものであ
る。この電極材料は、プラズマ切断用として使用して十
分にその特性が発揮できるものである。
【図１】試験装置の説明図である。
【図２】試験装置のトーチ部分を拡大して示す説明図で
ある。
ある。
【図３】組成と耐消耗性の関係を表わすグラフである。
【図４】試験電流値と耐消耗性の関係を表わすグラフで
ある。
ある。
【図５】機械的強度を表わすグラフである。
１ トーチ
２ 電極
３ 水冷銅板
Claims (1)
- 【請求項１】 ４０〜８５重量％のルテニウム（Ｒｕ
）と、略１５〜６０重量％の酸化トリウム（ＴｈＯ２）
とを含有するプラズマ切断用電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116103A JPH04346632A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | プラズマ切断用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116103A JPH04346632A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | プラズマ切断用電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04346632A true JPH04346632A (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=14678776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3116103A Pending JPH04346632A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | プラズマ切断用電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04346632A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9347137B2 (en) | 2006-09-11 | 2016-05-24 | Ihi Corporation | Method of manufacturing electrode for electrical-discharge surface treatment, and electrode for electrical-discharge surface treatment |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP3116103A patent/JPH04346632A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9347137B2 (en) | 2006-09-11 | 2016-05-24 | Ihi Corporation | Method of manufacturing electrode for electrical-discharge surface treatment, and electrode for electrical-discharge surface treatment |
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