CH657242A5 - Lichtbogen-plasmaquelle und lichtbogenanlage mit einer solchen lichtbogen-plasmaquelle zur plasmabehandlung der oberflaeche von werkstuecken. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogen-Plasmaquel-le sowie eine Lichtbogenanlage mit einer solchen Lichtbogen-Plasmaquelle zur Plasmabehandlung der Oberfläche von Werkstücken.

Am erfolgreichsten kann die Erfindung zum Erzeugen von Überzügen sowie zum Reinigen und Ätzen der Oberfläche von Werkstücken im Vakuum verwendet werden. Beim Niederschlag des Plasmas von Metallen im Vakuum werden insbesondere Antifriktions-, Rostschutz-, verschleissfeste, hitzebeständige, supraleitende, optische und sonstige Überzüge erzeugt.

Bis zur heutigen Zeit war es nicht gelungen, bei der Oberflächenbehandlung mit dem durch Lichtbogen-Plasmaquellen erzeugten Plasmastrahl die Oberflächenbehandlung der Werkstücke mit einer Oberflächenrauhtiefe von 0,025 bis 0,05 um durchzuführen, ohne dass dabei die Oberflächengüteklasse beeinträchtigt wird. Diese Tatsache ist auf das Vorhandensein einer bedeutenden Menge von Makroteilchen — Tropfen und Festsplittern des Kathodenwerkstoffes — in dem durch den Kathodenfleck des Lichtbogens erzeugten Plasmastrahl zurückzuführen. Das Vorhandensein von Makroteilchen ruft beim Auftragen von Überzügen ausser der Beeinträchtigung der Oberflächengüte auch die Entstehung von Lochstellen in und Auswüchsen an den Überzügen hervor, durch welche die mechanischen, elektrischen, optischen und anderen Eigenschaften der Überzüge beeinträchtigt werden, so dass es nicht möglich ist, den nach dem Auftragen von verschiedenartigen Überzügen mit Recht erwarteten Nutzeffekt (Verschleissfestigkeit, hohe Antifriktions- und Rostschutzeigenschaften u.a.) in die Praxis umzusetzen.

Es ist beispielsweise eine Lichtbogen-Plasmaquelle bekannt (siehe US-PS 3 625 848). Diese weist eine innerhalb der Anode und koaxial zu ihr angeordnete selbstverzehrende Kathode, eine Vorrichtung zum Zünden eines Lichtbogens zwischen der Kathode und der Anode (Zündvorrichtung) sowie einen mit der erwähnten Anode und Kathode elektrisch gekoppelten Lichtbogenspeisungsblock auf. Mit Hilfe der Zündvorrichtung wird die Bogenentladung zwischen der Kathode und der Anode erzeugt. Durch die Kathode wird ein Plasmastrahl erzeugt, der Atome und Ionen des Kathodenwerkstoffes enthält. Wie es vorstehend bereits erwähnt wurde, ist im Plasmastrahl auch eine merkliche Menge von Makroteilchen — Tropfen und Festsplittern des Kathodenwerkstoffes — enthalten, was unerwünscht ist, weil es eine Beeinträchtigung der Oberflächengüte der aufzutragenden Überzüge mit sich bringt.

Die Entstehung von Makroteilchen kann auf eine örtlich begrenzte oder eine gesamte Überhitzung der Kathodenarbeitsfläche zurückgeführt werden, welche bei der Wirkung einer derart starken und konzentrischen Wärmequelle, wie der Kathoden-brennfleck des Lichtbogens, zutage tritt (die Brennflecktemperatur beträgt einige Tausend Grad und die Stromdichte liegt bei ca. 106...107 A/cm2).

Ferner ist auch eine Lichtbogen-Plasmaquelle (s. A.S. Jil-mour, D.L. Lochwood: Pulsed metallic-plasma generators, Proc. IEE, 60, 8, 977, 1972) bekannt, welche eine koaxial mit der zylindrischen Anode angeordnete selbstverzehrende Kathode, eine Zündelektrode zum Zünden eines Lichtbogens zwischen der Kathode und der Anode, die an den Zündimpulsgenerator angeschlossen ist, sowie einen Lichtbogenspeisungsblock aufweist. Darüberhinaus ist diese Plasmaquelle mit einem auf der Anode angeordneten Fokussiersolenoid ausgerüstet.

Das Auslösen der Plasmaquelle erfolgt durch Anlegen eines Auslöseimpulses mit einer Frequenz von einigen Tausend Hertz an die Zündelektrode. Die Plasmastrahlerzeugung erfolgt mit der gleichen Frequenz beim Zünden einer Impulsbogenentla-dung zwischen der Anode und der Kathode. Dieser Lichtbogen-Plasmaquelle haftet ebenfalls der Nachteil an, dass im Metallplasmastrahl Makroteilchen anwesend sind. Die Richtung des Geschwindigkeitsvektors der geladenen Plasmastrahlkomponenten kann durch Schwenken der Achse des Fokussiersolenoids um einen bestimmten Winkel in bezug auf die Achse des gesamten Systems geändert werden. Dabei kommt infolge einer gewissen räumlichen Trennung der Ströme der Makroteilchen von denen der geladenen Komponenten (Ionen und Elektronen) eine teilweise Abscheidung der Makroteilchen aus dem Plasmastrahl zustande. Dass Makroteilchen an den Ausgang der Plasmaquelle und folglich auf die Unterlage gelangen, kann bei der erläuterten Plasmaquelle nicht vollständig ausgeschaltet werden, weil bei den erreichten Schwenkwinkeln des Fokussiersolenoids von 15° und darüber in der bekannten Ausführungsvariante der

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Plasmaquelle das gesamte System in Richtung von der Kathode zum Plasmaquellenausgang hin für die sich in der erwähnten Richtung bewegenden Makroteilchen durchlässig bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogen-Plasmaquelle sowie eine Lichtbogenanlage mit einer solchen Lichtbogen-Plasmaquelle zur Plasmabehandlung der Oberfläche von Werkstücken zu schaffen, deren elektromagnetisches System derart gestaltet ist, dass durch räumliche Trennung (Separation) der Plasmastrahlkomponenten in einem Magnetfeld eine wirksame Abscheidung der Makroteilchen aus dem Plasmastrahl sichergestellt wird.

Die Erfindung hat somit zum Zweck, die vorstehend erläuterten Nachteile zu beseitigen.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass die Lichtbo-gen-Plasmaquelle gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 aufweist.

Die in Richtung von der Kathodenstirnfläche her auf einer geradlinigen Bahn beschleunigten Makroteilchen treffen in einem solchen System auf ihrem Wege auf die Wandung des Mantels des Elektromagneten oder des Plasmaleiters auf und gelangen nicht an den Ausgang der Plasmaquelle. Die geladenen Plasmastrahlkomponenten (Ionen und Elektronen) bewegen sich längs der magnetischen Kraftlinien eines durch gegengeschaltete Fokussiersolenoid und Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes, laufen um den Elektromagneten herum und gelangen ungehindert an den Plasmaleiterausgang. Der Plasmastrahl am Ausgang der Plasmaquelle ist also von den Makroteilchen vollkommen frei, wodurch es seinerseits möglich ist, mit Hilfe einer derartigen Plasmaquelle die Oberflächenbehandlung von Werkstücken (Auftragen von Überzügen, Plasmareinigung, Ionenätzen) vorzunehmen, ohne dass dabei die Rauhigkeitsklasse bei einer Oberflächenrauhtiefe von höchstens 0,025 bis 0,05 (im beeinträchtigt wird.

Zweckmässigerweise wird der Plasmaleiter von der Anode durch eine Elektroisolierzwischenlage isoliert, wodurch die Bewegung des Plasmastromes durch den Plasmaleiter wirksamer wird.

Bekanntlich ist die Bewegung der geladenen Teilchen entlang der Kraftlinien des Magnetfeldes nur bei geringen Larmor-Radien der Teilchen im Vergleich zu den Abmessungen des Systems möglich. Die durch den Kathodenbrennfleck des Vaku-umlichtbogens erzeugten Ionen der meisten Metalle verfügen über eine Energie von mehreren Zehner Elektronenvolt. Daher sind zur Gewährleistung deren Durchlaufens über die Einrichtung mit einem 10-cm-breiten Luftspalt zwischen dem Plasmaleiter und dem Mantel des Elektromagneten im Vakuum magnetische Felder mit einer Stärke von mehr als 80 kA/m nötig. Die Erzeugung von solchen Feldern stösst aber auf bestimmte Schwierigkeiten. Bei der Ausführung des Systems mit dem Vakuumlichtbogenplasma wird jedoch diese Schwierigkeit behoben, da ein wirksames Durchlaufen der Ionenkomponente über die erfindungsgemässe Quelle gegebenenfalls bei einer wesentlich geringeren magnetischen Feldstärke erreicht wird, die nur zum Aufmagnetisieren der Plasmaelektronen ausreicht. Im gegebenen Fall nimmt die entlang der Magnetlinien des Magnetfeldes konstant bleibende Elektronenleitfähigkeit des Plasmas quer zum Magnetfeld stark ab. Das elektrische Feld dringt in das Plasma ein. Die Struktur des elektrischen Feldes im System wird durch Potentiale der von den magnetischen Feldstärkelinien gekreuzten Elektroden vorgegeben. Dabei nehmen die magnetischen Feldstärkelinien das Potential derjenigen Elektroden bzw. Wände des Systems an, mit denen sie sich kreuzen. Auf solche Weise wird im Plasmastrom bei einem in bezug auf die Kathode positiven Potential des Plasmaleiters ein auf seine Achse hin gerichtetes elektrisches Feld erzeugt. Dieses Feld sichert eine radiale Einschnürung (Fokussierung) des Plasmastrahls, wodurch eine Verminderung der Verluste an positiv geladenen Ionen an der Wandung des Plasmaleiters sowie eine Vergrösserung der Anzahl von an den Quellenausgang durch den Ringspalt zwischen dem Plasmaleiter und dem Elektromagneten gelaufenen Ionen hervorgerufen wird. Beim Vorhanden-5 sein einer dielektrischen Zwischenlage zwischen dem Plasmaleiter und der Anode bekommt der Plasmaleiter infolge seiner Bombardierung mit den schnellsten Ionen ein im Vergleich zur Anode höheres Potential. Die elektrische Feldstärke in der Nähe der Plasmaleiterwandung und die Wirksamkeit io des Plasmastrahltransportes den Plasmaleiter entlang erhöhen sich.

Um vorzubeugen, dass die von der Wandung des Plasmaleiters rückgeprallten Makroteilchen an den Plasmaquellenausgang gelangen, werden an der Innenfläche des Plasmaleiters i5 zweckmässigerweise Rippen unter einem Winkel zur Strömungsrichtung des Plasmastromes angebracht. Somit wird das Rückprallen der Makroteilchen von der Wandung des Plasmaleiters ausgeschaltet.

"Zweckmässig ist auch die Ausführungsvariante, dergemäss 20 der Elektromagnet im Inneren des Plasmaleiters eine Stromlinienform hat und der Mantel des Elektromagneten diesem seiner Form nach entspricht. Hierdurch werden die Verhältnisse für die Einströmung des Plasmastromes in den Ringspalt zwischen dem Plasmaleiter und dem Elektromagneten verbessert 25 und folglich der Strom am Plasmaquellenausgang vergrös-sert.

Fertigungsgerecht sind der Mantel und das einzubauende Solenoid in Gestalt eines Kegels bzw. zweier mit ihren Grundflächen aneinander stossender Kegel.

30 Zweckmässig ist auch die Ausführungsvariante, dergemäss die Wicklungszahl je Längeneinheit des Fokussiersolenoids auf dem erwähnten Plasmaleiter hinter dem Elektromagneten parallel zur Strömungsrichtung des Plasmastrahls grösser als auf dessen übrigem Teil ist. Dies trägt zur besseren Fokussierung des 35 erzeugten Plasmastrahls, zur Erhöhung seiner Dichte und folglich zur Erhöhung der Geschwindigkeit bei, mit der der Überzug aufgetragen wird.

Die Lichtbogenanlage zur Plasmabehandlung der Oberfläche von Werkstücken mit einer solchen Lichtbogen-Plasma-40 quelle und mit einer Befestigungsbaugruppe für das zu behandelnde Werkstück weist gemäss der Erfindung die im Kennzeichen des Patentanspruches 8 definierten Merkmale auf. Unter Flachspule wird hier eine derartige Spule verstanden, deren Querschnittsmass in radialer Richtung die axiale Länge über-45 schreitet. Das Werkstück ist hierbei in der Plasmaquelle koaxial mit ihr zwischen dem erwähnten Deckel und dem Mantel des Elektromagneten anzuordnen. Die magnetischen Kraftlinien verbiegen sich gegebenenfalls vor dem Deckel stark in Richtung der Plasmaquellenachse, daher wird der Plasmastrahl, nachdem 50 er den ringförmigen Spalt zwischen dem Plasmaleiter und dem Mantel des Elektromagneten passiert hat, ebenfalls zur Plasmaquellenachse gerichtet und gelangt an die Seitenflächen des zu behandelnden Werkstückes. Hierdurch erübrigt sich die Notwendigkeit, die Werkstücke um ihre Achse zu drehen, was bei 55 einer Zwangskühlung des Werkstückes und beim Anlegen einer hohen Spannung an dieses bei dessen Ionenreinigung und Niederschlag eine bedeutende baumässige Vereinfachung der Plasmaquelle zur Folge hat. Dadurch, dass das Werkstück beim Auftragen eines Überzugs stillsteht, wird auch die Temperaturen messung vereinfacht.

Im weiteren wird das Wesen der Erfindung durch Beschreibung deren konkretes Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

«5 Fig. 1 zeigt schematisch die erfindungsgemässe Lichtbogen-Plasmaquelle in Gesamtansicht und Längsschnitt.

Fig. 2 veranschaulicht den Vorgang der Trennung der Plasmastrahlkomponenten in der Plasmaquelle.

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Fig. 3 zeigt schematisch ein Fragment einer Lichtbogenanlage zur Plasmabehandlung der Oberfläche von Werkstücken, in welcher eine Lichtbogen-Plasmaquelle Verwendung findet.

Die Lichtbogen-Plasmaquelle enthält eine als Zylinder von 60 mm Durchmesser (hier und weiter sind die Masse für eines der möglichen Ausführungsbeispiele angegeben) aus plasmabildendem Material, beispielsweise Titan der Marke BT-1, ausgeführte selbstverzehrende Kathode 1 sowie eine zylindrische Anode 2, die als ein Becher mit einer Bohrung im Mittelpunkt seines Bodens zur koaxialen Anordnung der Kathode 1 ausgebildet sein kann (die Länge der Anodenwand beträgt 200 mm und der Durchmesser 260 mm).

An der offenen Stirn der Anode schliesst ein röhrenförmiger Plasmaleiter 3 von 360 mm Länge und 260 mm Durchmesser an, der aus unmagnetischem Stahl gefertigt ist.

Zu einem wirksameren Durchlaufen des Plasmas über den Plasmaleiter 3 ist zwischen dem Plasmaleiter 3 und der Anode 2 eine Isolierzwischenlage 4 (beispielsweise aus organischem Glas) angeordnet. Gegebenenfalls gelangt der Plasmaleiter infolge seiner Bombardierung mit den schnellsten Ionen auf ein im Vergleich zur Anode höheres Potential. Die elektrische Feldstärke in der Nähe der Plasmaleiterwandung und die Wirksamkeit des Plasmastrahltransportes entlang des Plasmaleiters erhöhen sich.

Zweckmässigerweise werden an der Innenfläche des Plasmaleiters 3 Rippen 5 unter einem Winkel zur Strömungsrichtung des Plasmas ausgebildet. Somit wird weitgehend verhindert,

dass von der Wandung des Plasmaleiters 3 zurückgeprallte Makroteilchen an den Plasmaleiterausgang gelangen. Am zweck-mässigsten ist ein solcher Aufbau der Rippen, wenn diese wie in Parallelebenen senkrecht zur Achse des Plasmaleiters 3 hintereinander angeordnete Ringe ausgebildet sind.

Im Inneren des Plasmaleiters 3 und koaxial mit diesem ist ein in einem Mantel 7 aus unmagnetischem Stahl untergebrachter Elektromagnet 6 angeordnet.

Der Elektromagnet 6 und Mantel 7 können von zylindrischer Form sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Zweckmässiger ist aber die Ausführungsvariante, dergemäss der Elektromagnet 6 und sein Mantel 7 eine Stromlinienform haben, beispielsweise die eines Kegels (in der Zeichnung nicht gezeigt) bzw. zweier Kegel (Fig. 1), welche mit ihren Grundflächen aneinander anliegen (Grundflächendurchmesser des Kegels 100 mm, Kegelhöhe 180 mm). Durch eine solche Form des Elektromagneten werden erfahrungsgemäss die Bedingungen für die Einströmung des Plasmastrahls in den Ringspalt zwischen dem Plasmaleiter 3 und dem Elektromagneten 7 begünstigt, was seinerseits eine Vergrösserung des Plasmastrahls am Plasmaquellenausgang zur Folge hat.

Der Abstand zwischender Ausgangsseite des Plasmaleiters 3 und dem geometrischen Mittelpunkt des Mantels 7 beträgt 175 mm. Im gegebenen Ausführungsbeispiel und bei den erwähnten Abmessungen-des Plasmaleiters 3, des Mantels 7 und der Kathode 1 sowie bei deren gegenseitiger Anordnung überdeckt der Mantel 7 den Sichtbereich der Kathode in bezug auf die Austrittsöffnung des Plasmaleiters 3.

Der Mantel 7 ist auf einem Ständer 8 abgestützt, über welchen mittels Stromzuführungen 9 Strom an die Wicklung des Elektromagneten 6 zugeführt wird.

Die Kathode 1, Anode 2, der Plasmaleiter 3 und Elektromagnet 6 sind wassergekühlt (in der Zeichnung nicht gezeigt).

Auf die Seitenfläche der Kathode 1 ist über einen keramischen Steg 10 die als ein Stab ausgebildete Zündelektrode 11 abgestützt, die aus Molybdän sein kann.

Mit Positionen 12 und 13 sind in Fig. 1 Stromzuführungen für das Auslösen von Zündimpulsen im Funkenspalt zwischen der Kathode 1 und der Zündelektrode 11 durch einen Zündimpulsgenerator 14 bezeichnet.

Es muss hervorgehoben werden, dass die Zündung eines Lichtbogens zwischen der Anode und der Kathode auch mit anderen an sich bekannten Mitteln gewährleistet werden kann. Eine der Ausgangsleitungen des Bogenspeisungsblocks 15 ist mit der selbstverzehrenden Kathode 1 und die andere Ausgangsleitung mit der Anode 2 gekoppelt. Die Stromzuleitungen 12, 13 sind in das Innere der Anode 2 über die im Boden der Anode 2 vorgesehenen Bohrungen durch vakuumdichte Isolatoren 16 eingeführt.

Der Plasmaleiter 3 ist von einem Fokussiersolenoid 17 umgeben. Dabei ist die Wicklungszahl je Längeneinheit des Fokussiersolenoids 17 auf dem röhrenförmigen Plasmaleiter 3 hinter dem Elektromagneten 6 grösser als auf dessen übrigem Teil. Wie praktische Untersuchungen gezeigt haben, ist es am zweck-mässigsten, wenn diese Wicklungszahl je Längeneinheit des Fokussiersolenoids diejenige dessen übrigen Teils um das Dreifache überschreitet. Dies trägt zur optimalen Fokussierung des Plasmaausgangsstrahls, zur Erhöhung seiner Dichte und folglich der Geschwindigkeit des Auftragens eines Überzugs bei, falls die Plasmaquelle zum Auftragen eines Überzugs auf die Werkstückoberfläche verwendet wird.

Mit Position 18 ist in Fig.2 und 3 das Werkstück bezeichnet. In Fig. 3 ist die Lichtbogenanlage zur Plasmabehandlung von Werkstücken dargestellt, welche die beschriebene Plasmaquelle sowie eine Befestigungsbaugruppe für das zu behandelnde Werkstück enthält. Diese Baugruppe ist als ein aus unmagnetischem Stahl gefertigter und an der Stirnseite des Plasmaleiters 3 angebrachter Deckel 19 ausgeführt. An der Aussenseite des Deckels 9 ist eine Flachspule 20 von 260 mm Durchmesser und 60 mm Dicke angeordnet, welche mit dem Fokussiersolenoid gleichsinnig geschaltet ist. Die Befestigungsbaugruppe für Werkstücke weist ferner einen in das Innere des Plasmaleiters 3 über die Mittenöffnung im Deckel 19 durch den Isolator 21 in das Innere des Plasmaleiters 3 eingeführten Unterlagenhalter 22 auf.

Die Wirkungsweise der Lichtbogen-Plasmaquelle besteht in folgendem.

Man schaltet die Speisequellen des Fokussiersolenoids 17 und des Elektromagneten 6 (in der Zeichnung nicht gezeigt) ein und erhält ein magnetisches Feld, dessen Kraftlinien so verlaufen, wie es in Fig. 2 mit punktierten Linien dargestellt ist.

Man schaltet den Bogenspeisungsblock 15 und den Zündimpulsgenerator 14 ein. Beim Anlegen eines Hochspannungszündimpulses an die Zündelektrode 11 wird eine Funkenentladung im Spalt zwischen der Zündelektrode 11 und der Kathode 1 auf der Oberfläche des keramischen Stegs 10 durchgezündet. Die besagte Funkenentladung iniziiert die Zündung einer Bogenent-Iadung zwischen der Kathode 1 und der Anode 2. Dabei bildet sich auf der Arbeitsfläche der Kathode 1 ein Kathodenbrenn-fleck heraus, der einen Plasmastrahl aus dem Werkstoff der Kathode 1 erzeugt. Die Ionen und Elektronen des Plasmas bewegen sich entlang der magnetischen Kraftlinien, biegen um den Mantel 7 des Elektromagneten 6 herum und gelangen über die Austrittsöffnung des Plasmaleiters 3 auf die zu behandelnde Oberfläche des Werkstückes 18. Die Strömungsrichtung der geladenen Plasmastrahlkomponenten (Ionen und Elektronen) ist in der Zeichnung (Fig.2) durch Pfeile angegeben. Die neutralen Dämpfe und Makroteilchen bewegen sich auf geradlinigen Bahnen (strichpunktierte Linien in Fig. 2) und setzen sich auf den Oberflächen des Plasmaleiters 3 und des Mantels 6 des Elektromagneten 7 ab. Am Plasmaquellenaustritt und folglich im Bereich der zu behandelnden Oberfläche des Werkstückes 18 erhält man solcherart einen von den Makroteilchen freien Plasmastrahl.

Falls in der erfindungsgemäss ausgeführten Anlage die Aus-seriflächen von Werkstücken behandelt werden, welche die Form von Rotationskörpern aufweisen, führt das Vorhanden5

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sein der Fiachspule dazu, dass sich die magnetischen Kraftlinien im Raum zwischen dem Mantel 7 des Elektromagneten 6 und dem Deckel 19, d.h. dort, wo das zu behandelnde Werksktück 18 angeordnet ist, zur geometrischen Achse des Systems ablenken (s. punktierte Linien in Fig. 3). Daher wird die ionisierte

Plasmastrahlkomponente des Werkstoffes der Kathode 1 ebenfalls zur Achse des Systems gerichtet und gelangt auf die Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes 18. Die erwähnte Oberfläche ist durch den Mantel 6 des Elektromagneten 7 vor 5 dem Auftreffen von Makroteilchen geschützt.

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1 Blatt Zdchnungen

Claims (8)

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1. Lichtbogen-Plasmaquelle mit einer selbstverzehrenden Kathode (1), einer zylindrischen Anode (2) sowie einem Fokus-siersolenoid (17), welche mit der selbstverzehrenden Kathode (1) koaxial angeordnet sind, sowie mit einem mit der selbstverzehrenden Kathode (1) und der Anode (2) elektrisch gekoppelten Bogenspeisungsblock (15), dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Stirnfläche der Anode (2) anschliessender Plasmaleiter (3), ein im röhrenförmigen Plasmaleiter (3) koaxial zu diesem angeordneter Elektromagnet (6) und ein aus unmagnetischem Werkstoff gefertigter und den Elektromagneten (6) umgebender Mantel (7) vorgesehen ist, der den Sichtbereich der Kathode (1) überdeckt, wobei das Fokussiersolenoid (17) auf dem röhrenförmigen Plasmaleiter (3) angeordnet und mit der Wicklung des Elektromagneten (6) gegengeschaltet ist.

2. Lichtbogen-Plasmaquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem röhrenförmigen Plasmaleiter (3) und der Anode (2) eine Isolierzwischenlage (4) angeordnet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Lichtbogen-Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenfläche des röhrenförmigen Plasmaleiters (3) Rippen (5) unter einem Winkel zu der Strömungsrichtung des Plasmastrahls ausgebildet sind.

4. Lichtbogen-Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (6) eine in Längsrichtung gesehen Stromlinienform hat und sein Mantel (7) ihm seiner Form nach entspricht.

5. Lichtbogen-Plasmaquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (6) in Gestalt eines Kegels ausgeführt ist, dessen Spitze der selbstverzehrenden Kathode (1) zugekehrt ist.

6. Lichtbogen-Plasmaquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (6) in Gestalt von zwei aneinander mit ihren Grundflächen anliegenden Kegeln ausgeführt ist.

7. Lichtbogen-Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungszahl je Längeneinheit des Fokussiersolenoids (17) auf dem röhrenförmigen Plasmaleiter (3) hinter dem Elektromagneten (6) parallel zur Strömungsrichtung des Plasmastrahls grösser als auf dem übrigen Teil des Plasmaleiters ist.

8. Lichtbogenanlage zur Plasmabehandlung der Oberfläche von Werkstücken mit einer Lichtbogen-Plasmaquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sowie einer Befestigungsbaugruppe für das zu behandelnde Werkstück (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsbaugruppe für das zu behandelnde Werkstück einen an der freien Stirnfläche des röhrenförmigen Plasmaleiters (3) befestigten Deckel (19) aus nichtmagnetischem Material mit einer Öffnung für die Einführung des Werkstückes (18) aufweist, wobei am Deckel (19) eine mit dem Fokussiersolenoid (17) gleichsinnig geschaltete Flachspule (20) angeordnet ist.