JPH06200360A - プラズマ電極材料 - Google Patents
プラズマ電極材料Info
- Publication number
- JPH06200360A JPH06200360A JP3101428A JP10142891A JPH06200360A JP H06200360 A JPH06200360 A JP H06200360A JP 3101428 A JP3101428 A JP 3101428A JP 10142891 A JP10142891 A JP 10142891A JP H06200360 A JPH06200360 A JP H06200360A
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- Japan
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- electrode
- plasma
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ切断のプラズマ電極材料に関する。
【構成】 Ｈｆ金属，Ｚｒ金属又はＨｆとＺｒの合金中
に、ＬａＢ6 なる化合物を含むトランスファー型プラズ
マ切断用電極材料で、好ましくはＬａＢ6 の含有割合を
０．１〜１０ｗｔ％にした同電極材料である。
に、ＬａＢ6 なる化合物を含むトランスファー型プラズ
マ切断用電極材料で、好ましくはＬａＢ6 の含有割合を
０．１〜１０ｗｔ％にした同電極材料である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ切断のプラズマ
電極材料に関する。
電極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４及び図５は従来のプラズマ切断トー
チの構成・作用を示す説明図であり、図４はパイロット
アーク発生時の、図５はプラズマアーク発生時の状態を
夫々示す。
チの構成・作用を示す説明図であり、図４はパイロット
アーク発生時の、図５はプラズマアーク発生時の状態を
夫々示す。
【０００３】図中、１は先端部を漏斗状に絞り込んだノ
ズルである。ノズル１内には、絶縁体で作られた作動ガ
ス旋回用兼内筒固定環１２を介して電極支持筒６が設け
られ、ノズル１の外周面にはノズル１と水密構造にして
水冷外筒２が連結されている。水冷外筒２には冷却水供
給パイプ３及び冷却水排出パイプ４が接続されている。
電極支持筒６は通電パイプ８の先端部に取付けられ、該
電極支持筒６内には電極冷却水導管９の先端部が挿入さ
れ、該電極支持筒６の先端部にはタングステン、ハフニ
ウム、ジルコニウム等からなる棒電極７が設置されてい
る。ノズル１と通電パイプ８との間には電気絶縁体で作
られた連結管１３が設けられ、該連結管１３と作動ガス
旋回用兼内筒固定環１２との間のノズル１部分には作動
ガス供給パイプ５が接続されている。電極冷却水導管９
には電極冷却水供給パイプ１０及び電極冷却水排出パイ
プ１１が接続されている。ノズル１は電線１８ｂ′を介
してパイロットアーク電源１６に接続され、通電パイプ
８は電線１８ａを介してプラズマ電源１７に接続され、
電線１８ａ，１８ａ′を介してパイロットアーク電源１
６に接続されている。またプラズマ電源１７は電線１８
ｂを介して被切断材１５に接続されている。このように
して電極支持筒６と被切断材１５との間で、プラズマア
ーク１４、（図５参照）パイロットプラズマ１４ａ及び
プラズマアーク（又はアーク）１４ｂを発生するように
なっている。なお、図４及び図５中斜線矢印Ａは、冷却
水の流れ方向を示し、矢印Ｂは、作動ガスの流れ方向を
示している。
ズルである。ノズル１内には、絶縁体で作られた作動ガ
ス旋回用兼内筒固定環１２を介して電極支持筒６が設け
られ、ノズル１の外周面にはノズル１と水密構造にして
水冷外筒２が連結されている。水冷外筒２には冷却水供
給パイプ３及び冷却水排出パイプ４が接続されている。
電極支持筒６は通電パイプ８の先端部に取付けられ、該
電極支持筒６内には電極冷却水導管９の先端部が挿入さ
れ、該電極支持筒６の先端部にはタングステン、ハフニ
ウム、ジルコニウム等からなる棒電極７が設置されてい
る。ノズル１と通電パイプ８との間には電気絶縁体で作
られた連結管１３が設けられ、該連結管１３と作動ガス
旋回用兼内筒固定環１２との間のノズル１部分には作動
ガス供給パイプ５が接続されている。電極冷却水導管９
には電極冷却水供給パイプ１０及び電極冷却水排出パイ
プ１１が接続されている。ノズル１は電線１８ｂ′を介
してパイロットアーク電源１６に接続され、通電パイプ
８は電線１８ａを介してプラズマ電源１７に接続され、
電線１８ａ，１８ａ′を介してパイロットアーク電源１
６に接続されている。またプラズマ電源１７は電線１８
ｂを介して被切断材１５に接続されている。このように
して電極支持筒６と被切断材１５との間で、プラズマア
ーク１４、（図５参照）パイロットプラズマ１４ａ及び
プラズマアーク（又はアーク）１４ｂを発生するように
なっている。なお、図４及び図５中斜線矢印Ａは、冷却
水の流れ方向を示し、矢印Ｂは、作動ガスの流れ方向を
示している。
【０００４】プラズマアークを発生させる前に、まず冷
却水をノズル冷却水供給パイプ３及び電極冷却水供給パ
イプ１０からプラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電
極支持筒（チップ）６と棒電極７の冷却を開始する。次
に作動ガス供給パイプ５からアルゴン、水素、酸素、空
気及びそれ等の混合ガス等の作動ガスを作動ガス供給パ
イプ５からトーチ内に入れノズル１の先端から放出す
る。この時作動ガスは作動ガス旋回用兼内筒固定環１２
により旋回流となりノズル先端に供給される。
却水をノズル冷却水供給パイプ３及び電極冷却水供給パ
イプ１０からプラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電
極支持筒（チップ）６と棒電極７の冷却を開始する。次
に作動ガス供給パイプ５からアルゴン、水素、酸素、空
気及びそれ等の混合ガス等の作動ガスを作動ガス供給パ
イプ５からトーチ内に入れノズル１の先端から放出す
る。この時作動ガスは作動ガス旋回用兼内筒固定環１２
により旋回流となりノズル先端に供給される。
【０００５】次にパイロットアーク電源１６を作動さ
せ、図４に示す如く、棒電極７とノズル１との間に小電
流のパイロットアーク１４ａを発生させる。このパイロ
ットアーク１４ａによって発生する熱によりノズル１の
先端に供給された作動ガスは旋回プラズマ流となり、パ
イロットアーク１４ｂとしてノズル１口から下方へ伸び
て行く。
せ、図４に示す如く、棒電極７とノズル１との間に小電
流のパイロットアーク１４ａを発生させる。このパイロ
ットアーク１４ａによって発生する熱によりノズル１の
先端に供給された作動ガスは旋回プラズマ流となり、パ
イロットアーク１４ｂとしてノズル１口から下方へ伸び
て行く。
【０００６】このパイロットプラズマ１４ｂが被切断材
１５に接触した後、パイロットアーク電源１６を切り、
同時にプラズマ電源１７を作動させ、アーク１４ａを棒
電極７と被切断材１５との間に移行させて大電流（１０
０〜２５０Ａ）を流す。これによりプラズマアーク１４
が発生し、被切断材１５を切断する。
１５に接触した後、パイロットアーク電源１６を切り、
同時にプラズマ電源１７を作動させ、アーク１４ａを棒
電極７と被切断材１５との間に移行させて大電流（１０
０〜２５０Ａ）を流す。これによりプラズマアーク１４
が発生し、被切断材１５を切断する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ切断ト
ーチの電極材料はハフニウム（Ｈｆ）あるいはジルコニ
ウム（Ｚｒ）の純金属、あるいは両金属の合金で構成さ
れており、かつ、プラズマアーク発生側の後部を直接水
で冷却し電極材の温度上昇を抑える構造になっており、
電極寿命を長くする対策が取られている。
ーチの電極材料はハフニウム（Ｈｆ）あるいはジルコニ
ウム（Ｚｒ）の純金属、あるいは両金属の合金で構成さ
れており、かつ、プラズマアーク発生側の後部を直接水
で冷却し電極材の温度上昇を抑える構造になっており、
電極寿命を長くする対策が取られている。
【０００８】しかしながら、プラズマアーク電流が大き
くなり、かつ、作動ガスに酸素を使うと、電極材温度が
上昇し、作動ガスによる酸化反応がはげしくなり電極寿
命が著しく短かくなる。このため、実機の切断作業では
電極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消耗品
としての電極コストが非常に高いものになっていた。
くなり、かつ、作動ガスに酸素を使うと、電極材温度が
上昇し、作動ガスによる酸化反応がはげしくなり電極寿
命が著しく短かくなる。このため、実機の切断作業では
電極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消耗品
としての電極コストが非常に高いものになっていた。
【０００９】本発明はかかる点にかんがみてなされたも
のであり、電極材の寿命を長くして切断作業による消耗
品コストを大幅に低減させることができるプラズマ切断
用電極材料を提供するものである。
のであり、電極材の寿命を長くして切断作業による消耗
品コストを大幅に低減させることができるプラズマ切断
用電極材料を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）Ｈｆ金属
又はＺｒ金属又はＨｆとＺｒとの合金中にＬａＢ6 なる
化合物を含むトランスファー型プラズマ切断トーチ用電
極材料、（２）ＬａＢ6 なる化合物の含有量の割合が
０．１〜１０ｗｔ％である上記１記載のトランスファー
型プラズマ切断トーチ用電極材料である。
又はＺｒ金属又はＨｆとＺｒとの合金中にＬａＢ6 なる
化合物を含むトランスファー型プラズマ切断トーチ用電
極材料、（２）ＬａＢ6 なる化合物の含有量の割合が
０．１〜１０ｗｔ％である上記１記載のトランスファー
型プラズマ切断トーチ用電極材料である。
【００１１】
【作用】ＬａＢ6 をプラズマ電極材料であるＨｆ金属、
Ｚｒ金属又はＨｆとＺｒの合金中に添加すると、電極材
料のアーク発生点に凝集し、電極材料のアーク発生点の
電子放出能を増大させる。すなわち、ＬａＢ6 はＨｆ金
属、Ｚｒ金属又はＨｆとＺｒの合金の仕事関数を低下さ
せ、アーク発生点の温度が低いままで安定して多量の電
子放出が可能となる。そのため、電極材料のアーク発生
点の温度は低下し、寿命は長くなる。
Ｚｒ金属又はＨｆとＺｒの合金中に添加すると、電極材
料のアーク発生点に凝集し、電極材料のアーク発生点の
電子放出能を増大させる。すなわち、ＬａＢ6 はＨｆ金
属、Ｚｒ金属又はＨｆとＺｒの合金の仕事関数を低下さ
せ、アーク発生点の温度が低いままで安定して多量の電
子放出が可能となる。そのため、電極材料のアーク発生
点の温度は低下し、寿命は長くなる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図１，図２及び図３を用い
て説明する。またプラズマ切断トーチ構造、作用は従来
と同様であるため説明を省略する。図１はＨｆ電極材料
の寿命（アークタイム）におよぼすＨｆ金属中へのＬａ
Ｂ 6 添加量の影響を示した実験結果を示す図表であり、
図２はＺｒ電極材料の寿命（アークタイム）におよぼす
Ｚｒ金属中へのＬａＢ6 添加量の影響を示した実験結果
を示す図表である。実験条件はプラズマ電流：２４０
Ａ，プラズマ電圧：１５０Ｖ，電極材料： 1.5ｍｍ径，
作動ガス：Ｏ2 で行った。
て説明する。またプラズマ切断トーチ構造、作用は従来
と同様であるため説明を省略する。図１はＨｆ電極材料
の寿命（アークタイム）におよぼすＨｆ金属中へのＬａ
Ｂ 6 添加量の影響を示した実験結果を示す図表であり、
図２はＺｒ電極材料の寿命（アークタイム）におよぼす
Ｚｒ金属中へのＬａＢ6 添加量の影響を示した実験結果
を示す図表である。実験条件はプラズマ電流：２４０
Ａ，プラズマ電圧：１５０Ｖ，電極材料： 1.5ｍｍ径，
作動ガス：Ｏ2 で行った。
【００１３】これらの図１，２によると、Ｈｆ及びＺｒ
共にＬａＢ6 を０．１ｗｔ％以上添加するとＬａＢ6 の
効果が表われ電極寿命が長くなるが、１０ｗｔ％を越え
ると、いずれも寿命のバラツキが大きくなり、ＬａＢ6
の効果がなくなる場合があることがわかる。そのため、
ＬａＢ6 の添加量の範囲は０．１〜１０ｗｔ％であるこ
とがよいことが判る。
共にＬａＢ6 を０．１ｗｔ％以上添加するとＬａＢ6 の
効果が表われ電極寿命が長くなるが、１０ｗｔ％を越え
ると、いずれも寿命のバラツキが大きくなり、ＬａＢ6
の効果がなくなる場合があることがわかる。そのため、
ＬａＢ6 の添加量の範囲は０．１〜１０ｗｔ％であるこ
とがよいことが判る。
【００１４】また、図３はＬａＢ6 を添加したＨｆ−Ｚ
ｒ合金の電極寿命（アークタイム）とＬａＢ6 無添加の
Ｈｆ，Ｈｆ−Ｚｒ合金及びＺｒ材料の電極寿命（アーク
タイム）を示した図表である。実験条件は前記と同じで
ある。
ｒ合金の電極寿命（アークタイム）とＬａＢ6 無添加の
Ｈｆ，Ｈｆ−Ｚｒ合金及びＺｒ材料の電極寿命（アーク
タイム）を示した図表である。実験条件は前記と同じで
ある。
【００１５】図３より、Ｈｆ−Ｚｒ合金もＨｆとＺｒの
割合によらず、ＬａＢ6 の添加で電極寿命は大幅に延び
ることが判る。図３よりも、Ｈｆ−Ｚｒ合金へのＬａＢ
6 添加量の効果もＨｆ−Ｚｒ合金へのＬａＢ6 の添加量
の範囲は０．１〜１０ｗｔ％がよいことが判る。
割合によらず、ＬａＢ6 の添加で電極寿命は大幅に延び
ることが判る。図３よりも、Ｈｆ−Ｚｒ合金へのＬａＢ
6 添加量の効果もＨｆ−Ｚｒ合金へのＬａＢ6 の添加量
の範囲は０．１〜１０ｗｔ％がよいことが判る。
【００１６】
【発明の効果】本発明の電極材料を使用することによ
り、プラズマ切断電極の寿命が延び、切断効率が向上す
ると共に、電極の消耗品コストが低下し、高能率切断が
可能となった。
り、プラズマ切断電極の寿命が延び、切断効率が向上す
ると共に、電極の消耗品コストが低下し、高能率切断が
可能となった。
【図１】Ｈｆ金属にＬａＢ6 を添加した時の電極寿命に
及ぼす影響を示す実験結果を示す図表。
及ぼす影響を示す実験結果を示す図表。
【図２】Ｚｒ金属にＬａＢ6 を添加した時の電極寿命に
及ぼす影響を示す実験結果を示す図表。
及ぼす影響を示す実験結果を示す図表。
【図３】ＨｆとＺｒの合金にＬａＢ6 を添加した時の電
極寿命に及ぼす影響を示す実験結果を示す図表。
極寿命に及ぼす影響を示す実験結果を示す図表。
【図４】従来のパイロットアーク発生時のプラズマ切断
トーチの構造の説明図。
トーチの構造の説明図。
【図５】従来のプラズマアーク発生時のプラズマ切断ト
ーチの構造の説明図。
ーチの構造の説明図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 尚志 福岡県福岡市南区清水２丁目20番31号 日 本タングステン株式会社内 (72)発明者 坂口 茂也 福岡県福岡市南区清水２丁目20番31号 日 本タングステン株式会社内 (72)発明者 三嶋 彰 福岡県福岡市南区清水２丁目20番31号 日 本タングステン株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｈｒ金属、Ｚｒ金属又はＨｆとＺｒとの
合金中にＬａＢ6 なる化合物を含むことを特徴とするト
ランスファー型プラズマ切断トーチ用電極材料。 - 【請求項２】 ＬａＢ6 なる化合物の含有量の割合が
０．１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記
載のトランスファー型プラズマ切断トーチ用電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3101428A JP2824344B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | プラズマ電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3101428A JP2824344B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | プラズマ電極材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200360A true JPH06200360A (ja) | 1994-07-19 |
| JP2824344B2 JP2824344B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=14300438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3101428A Expired - Lifetime JP2824344B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | プラズマ電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824344B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11342476A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Daihen Corp | ステンレス鋼のエアープラズマ切断方法および切断装置 |
| JP2006100078A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Tama Tlo Kk | プラズマトーチ |
| JP2008521170A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | ハイパーサーム インコーポレイテッド | 内部流路付き電極を有するプラズマアークトーチ |
| JP2012121069A (ja) * | 2006-10-18 | 2012-06-28 | Komatsu Sanki Kk | プラズマ切断装置およびプラズマトーチの冷却方法 |
| JP2018140430A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 切断方法および切断装置 |
| CN116200638A (zh) * | 2021-11-29 | 2023-06-02 | 新奥科技发展有限公司 | 一种阴极材料及制备方法、包含其的等离子体炬阴极 |
-
1991
- 1991-05-07 JP JP3101428A patent/JP2824344B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11342476A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Daihen Corp | ステンレス鋼のエアープラズマ切断方法および切断装置 |
| JP2006100078A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Tama Tlo Kk | プラズマトーチ |
| JP2008521170A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | ハイパーサーム インコーポレイテッド | 内部流路付き電極を有するプラズマアークトーチ |
| JP2012121069A (ja) * | 2006-10-18 | 2012-06-28 | Komatsu Sanki Kk | プラズマ切断装置およびプラズマトーチの冷却方法 |
| JP2018140430A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 切断方法および切断装置 |
| CN116200638A (zh) * | 2021-11-29 | 2023-06-02 | 新奥科技发展有限公司 | 一种阴极材料及制备方法、包含其的等离子体炬阴极 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2824344B2 (ja) | 1998-11-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980804 |