JPH06297190A - タングステン電極材料 - Google Patents

タングステン電極材料

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JPH06297190A
JPH06297190A JP5112137A JP11213793A JPH06297190A JP H06297190 A JPH06297190 A JP H06297190A JP 5112137 A JP5112137 A JP 5112137A JP 11213793 A JP11213793 A JP 11213793A JP H06297190 A JPH06297190 A JP H06297190A
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JP
Japan
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electrode
tungsten
electrode material
yttrium oxide
oxide
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JP5112137A
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English (en)
Inventor
Fukuhisa Matsuda
福久 松田
Masao Ushio
誠夫 牛尾
Kiyoyuki Hasegawa
清幸 長谷川
Katsuyoshi Akabane
克芳 赤羽根
Takashi Matsuno
隆 松野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toho Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Toho Kinzoku Co Ltd
Hokkai Tungsten Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/222Non-consumable electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04Alloys based on tungsten or molybdenum

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ア−ク点弧性と耐消耗性にすぐれた大電流用
電極材料を提供する。 【構成】 重量比で0.02以上0.2%未満の酸化イ
ットリウム及び/又は酸化セリウムを含み、残部がタン
グステンである電極材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、良好な熱プラズマの点
弧性と耐消耗性を有するタングステン電極材料であり、
しかも大電流用電極として上記特性を維持しうる電極材
料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】TIG溶接用電極をはじめとするアー
ク、プラズマアークの電極材は点弧性と耐消耗性にすぐ
れていることが必要である。
【0003】これら条件を充足する電極材として、永ら
くトリエーテッドタングステンが使用されてきたが、近
年は、このほかに酸化ランタン、酸化イットリウム、酸
化セリウムなど添加したタングステンが使用されるよう
になった。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】上記トリエーテッドタ
ングステンをはじめとする各種のタングステン電極は、
TIG溶接、プラズマ溶射、プラズマ切断等の電極材と
しては点弧性や耐消耗性にすぐれた材料である。
【0005】これらの電極材は、各々酸化物(酸化トリ
ウムTh02 、酸化ランタンLa23 、酸化イットリ
ウムY23 、酸化セリウムCeO2 )が各々1〜4w
t%の範囲で添加されたタングステン電極である。
【0006】しかしながら、上記各タングステン電極の
実用範囲は溶接、溶射、切断等であり、かつ使用電流値
が数アンペアより数百アンペア、多くは300アンペア
以下の用途が大部分である。
【0007】最近、これらの用途、条件以外にプラズマ
アークを利用した溶射精錬、溶鋼加熱、高温燃焼などの
技術が開発されつつある。これらの目的のためプラズマ
アークを発生させるには、大電流密度の出力が必要であ
り、この電極に上記従来の電極を使用するには消耗がき
わめて激しく技術的にも経済的にも十分目的を達成する
ことは出来ないという問題がある。
【0008】さらに、在来品種の中でも酸化トリウムを
含むものは、酸化トリウムが放射性物資であるため、作
業者の健康管理など労働安全衛生上の問題があり、また
放出されたガスによる大気汚染にも大きな問題があるの
で、より安全な電極が必要となっている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記各種の課
題を解決するため、種々の成分について研究を行った結
果、タングステンに酸化イットリウム又は酸化セリウム
を微量に添加した材料が点弧性および耐消耗性にすぐれ
ていることを見出して完成したものである。すなわち、
本発明は、重量比で0.02%以上で0.2%未満の酸
化イットリウム及び/又は酸化セリウムを含み、残部が
タングステンである電極材料を要旨とするものである。
【0010】この電極材料は、例えば次のようにして製
造される。まず、原料となる金属タングステン粉末に酸
化イットリウム粉末(酸化イットリウム粉末の一部また
は全部を酸化セリウム粉末に代えてもよい)を均一に分
散するまで乾式混合する。金属タングステン粉末の平均
粒度は、例えば2〜4ミクロンであり、酸化イットリウ
ム粉末の平均粒度は例えば1〜3ミクロンである。得ら
れた混合粉末は、粉末治金における常法にしたがってプ
レス成型し、燒結を行った後、得られた燒結体にスエー
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
テンのほかに酸化イットリウム粉末(酸化セリウム粉
末)を含んでおり、耐消耗性と、アーク点弧性にすぐれ
たものである。
【0011】酸化イットリウムもしくは酸化セリウムの
含有量は0.02%以上0.2%未満(重量%、以下同
じ)の範囲とするのが好ましい。酸化イットリウムもし
くは酸化セリウムの含有量が0.02%よりも低い場合
は性能的にこれを含有しない純タングステンと余り差が
ない。また含有量を0.2%以上とすると耐熱性が低下
し消耗が急速にすすみ目的とする大電流用電極としては
使用しがたい。
【0012】このタングステン電極材料は、加工形状等
を変えることにより、プラズマ溶解精錬用電極、タンデ
イッシュ用プラズマ電極、プラズマ溶接用電極、および
各種照明用放電管の電極等としても使用することができ
る。
【0013】
【実施例】平均粒度2.3ミクロン、純度99.9%以
上のタングステン粉末に平均粒度1.15ミクロンの酸
化イットリウム粉末を乾式で十分混合した。添加する酸
化イットリウムの量は、最終製品中の酸化イットリウム
含有量が表1及び図2、図3に示す量となるようにし
た。得られたタングステン(W)ー酸化イットリウム
(Y23 )粉末を金型中で加圧し、角棒状の圧粉体と
したのち、常法にしたがって予燒結および通電燒結を行
い、重さ1000grのインゴットとした。この通電燒
結における燒結電流密度は溶断電流の約90%とした。
【0014】得られたインゴットにスエージング、ドロ
ーイング等の加工を施し、最終的に丸棒状の電極とし
た。この電極は、外径3.2mmで、先端を45度の角
度で円錐状に尖らせた。図1に示すように、この電極棒
1をTIGの溶接機のトーチに保持し、水冷銅板を母材
2としてアルゴンガス(61/min)中にて直流50
0Aでアークを発生させた。
【0015】アーク長4mm、電極長さ4mmにてアー
クスタートさせ、1秒間通電、10秒間休止を1サイク
ルとして、このサイクルを100回反復し、点弧の良、
不良を調べた。その結果を表1に示す。同表には、比較
例として、現在常用されているトリエーテッドタングス
テン電極を用いて同一条件の点弧性を調べた結果が併記
されている。
【0016】
【表1】
【0017】また、直径3.2mmのタングステンー酸
化ランタン電極棒について耐消耗性を調べた結果は図2
の通りであった。試験条件は、アーク長4mm、電極長
さ4mm、アルゴン流量15l/分、直流500Aで、
同一電極棒から切り出した6本の試料について、各10
分、20分、30分、40分、50分、60分の連続点
弧を行った。また、直径6mmの電極を製作し、電流値
と消耗量の関係を調べた結果は図3の通りであった。試
験条件は、先端角度45度、ギャップ3mm、アルゴン
気流15l/分であった。これらの結果からわかる通
り、本発明品は、従来のトリエーテッドタングステン電
極材に比べ、耐消耗性がきわめてすぐれている。なお、
上記実施例における酸化イットリウムに代えて酸化セリ
ウムを添加したもの、及び酸化イットリウムの半分を酸
化セリウムで置き換えたものについても同様な試験を行
ったが、その結果は酸化イットリウム単独を添加した上
記結果と同様であった。
【0018】
【発明の効果】以上に説明した如く、本発明にかかるタ
ングステン電極材料は、従来のトリエーテッドタングス
テン電極材と同等もしくはそれ以上の良好な点弧性を有
し、耐消耗性もきわめてすぐれている。しかも、酸化イ
ットリウムも酸化セリウムも放射性材料ではないので、
製造上及び使用上安全で、管理も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験状態の説明図である。
【図2】耐消耗性の試験結果を表すグラフである。
【図3】電流値と消耗量の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
1 電極 2 母材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】また、直径3.2mmのタングステン−
化イットリウム電極棒について耐消耗性を調べた結果は
図2の通りであった。試験条件は、アーク長4mm、電
極長さ4mm、アルゴン流量151/分、直流500A
で、同一電極棒から切り出した6本の試料について、各
10分、20分、30分、40分、50分、60分の連
続点弧を行った。また、直径6mmの電極を製作し、電
流値と消耗量の関係を調べた結果は図3の通りであっ
た。試験条件は、先端角度45度、ギャップ3mm、ア
ルゴン気流151/分であった。これらの結果からわか
る通り、本発明品は、従来のトリエーテッドタングステ
ン電極材に比べ、耐消耗性がきわめてすぐれている。な
お、上記実施例における酸化イットリウムに代えて酸化
セリウムを添加したもの、及び酸化イットリウムの半分
を酸化セリウムで置き換えたものについても同様な試験
を行ったが、その結果は酸化イットリウム単独を添加し
た上記結果と同様であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 清幸 北海道深川市音江町字広里105番地の1 北海タングステン工業株式会社内 (72)発明者 赤羽根 克芳 北海道深川市音江町字広里105番地の1 北海タングステン工業株式会社内 (72)発明者 松野 隆 北海道深川市音江町字広里105番地の1 北海タングステン工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で0.02%以上で0.2%未満
    の酸化イットリウム及び/又は酸化セリウムを含み、残
    部がタングステンである電極材料。
JP5112137A 1993-04-14 1993-04-14 タングステン電極材料 Pending JPH06297190A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5112137A JPH06297190A (ja) 1993-04-14 1993-04-14 タングステン電極材料
PCT/JP1993/000946 WO1994024328A1 (en) 1993-04-14 1993-07-09 Tungsten electrode material
EP93914977A EP0651066A4 (en) 1993-04-14 1993-07-09 TUNGSTEN ELECTRODE MATERIAL.

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JPH06297190A true JPH06297190A (ja) 1994-10-25

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WO (1) WO1994024328A1 (ja)

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EP0651066A4 (en) 1997-10-22
EP0651066A1 (en) 1995-05-03
WO1994024328A1 (en) 1994-10-27

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