JPH0543909A - 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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- JPH0543909A JPH0543909A JP19926091A JP19926091A JPH0543909A JP H0543909 A JPH0543909 A JP H0543909A JP 19926091 A JP19926091 A JP 19926091A JP 19926091 A JP19926091 A JP 19926091A JP H0543909 A JPH0543909 A JP H0543909A
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Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化雰囲気中で使用されるプラズマ切断用電
極材料において、コストが低く、放電特性が安定してお
り、消耗量が少なく、機械的強度も高い高性能な電極材
料を提供することにある。 【構成】 電極材料２ａは、高温耐酸化性に優れている
ルテニウム（Ｒｕ）に、放電特性に優れ、融点も高い酸
化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）および酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ2）の少なくとも１種類を略２０〜７０容量％混合し
た焼結体である。この焼結体を、銅製のチップホルダー
に圧入し、電極２とする。この電極は、従来に比べ、耐
消耗性、放電特性に優れているため、切断スピードを上
げ、切断コストを下げることができるものである。
極材料において、コストが低く、放電特性が安定してお
り、消耗量が少なく、機械的強度も高い高性能な電極材
料を提供することにある。 【構成】 電極材料２ａは、高温耐酸化性に優れている
ルテニウム（Ｒｕ）に、放電特性に優れ、融点も高い酸
化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）および酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ2）の少なくとも１種類を略２０〜７０容量％混合し
た焼結体である。この焼結体を、銅製のチップホルダー
に圧入し、電極２とする。この電極は、従来に比べ、耐
消耗性、放電特性に優れているため、切断スピードを上
げ、切断コストを下げることができるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大気中、酸素雰囲気中
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（Ｚ
ｒ）などの金属材料が使用されている。また最近、特開
昭６３−１９９８４２号公報、特開昭６３−２１６９４
３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
ような種々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
耐熱耐酸化性金属であるＩｒまたはＲｕに、少量のＹ2
Ｏ3またはＴｈＯ2を混合した電極材料が開発されてい
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（Ｚ
ｒ）などの金属材料が使用されている。また最近、特開
昭６３−１９９８４２号公報、特開昭６３−２１６９４
３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
ような種々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
耐熱耐酸化性金属であるＩｒまたはＲｕに、少量のＹ2
Ｏ3またはＴｈＯ2を混合した電極材料が開発されてい
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。さら
に、消耗が速いので交換サイクルが短く、そのため切断
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６３−２１６９
４３号公報に示されているＲｅ−Ｙ2Ｏ3またはＲｕ−Ｙ
2Ｏ3電極は大電流を流した時の放電特性が不安定であ
り、また電極の消耗も大きい。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。
ｆやＺｒは極めて高価であり、入手も困難である。さら
に、消耗が速いので交換サイクルが短く、そのため切断
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６３−２１６９
４３号公報に示されているＲｅ−Ｙ2Ｏ3またはＲｕ−Ｙ
2Ｏ3電極は大電流を流した時の放電特性が不安定であ
り、また電極の消耗も大きい。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。
【０００４】さらに前記の特開昭６３−１９９８４２号
公報に示されているＩｒ−（Ｙ2Ｏ3、ＴｈＯ2）または
Ｒｕ−（Ｙ2Ｏ3、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から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。またＲｅ−Ｙ2Ｏ3
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。
公報に示されているＩｒ−（Ｙ2Ｏ3、ＴｈＯ2）または
Ｒｕ−（Ｙ2Ｏ3、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から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。またＲｅ−Ｙ2Ｏ3
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。
【０００５】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。
【０００６】
【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３０〜８０容量％のＲｕ
と、略２０〜７０容量％のＬａ2Ｏ3またはＣｅＯ2のう
ち、少なくとも１種とを含有させた。
め、本発明の電極材料は、略３０〜８０容量％のＲｕ
と、略２０〜７０容量％のＬａ2Ｏ3またはＣｅＯ2のう
ち、少なくとも１種とを含有させた。
【０００７】
【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、Ｌａ2Ｏ3、ＣｅＯ2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Ｒ
ｕとＬａ2Ｏ3またはＣｅＯ2の内、少なくとも１種類を
適当な割合で組み合わせることによって、プラズマ切断
機に使用される埋め込み型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、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、容量
％で略３０〜８０％であり、Ｌａ2Ｏ3もしくはＣｅＯ2
の好ましい含有量は、略２０〜７０％である。この電極
材料は、上記ＲｕとＬａ2Ｏ3もしくはＣｅＯ2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、Ｌａ2Ｏ3、ＣｅＯ2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Ｒ
ｕとＬａ2Ｏ3またはＣｅＯ2の内、少なくとも１種類を
適当な割合で組み合わせることによって、プラズマ切断
機に使用される埋め込み型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、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、容量
％で略３０〜８０％であり、Ｌａ2Ｏ3もしくはＣｅＯ2
の好ましい含有量は、略２０〜７０％である。この電極
材料は、上記ＲｕとＬａ2Ｏ3もしくはＣｅＯ2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。
【０００８】
【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。
【０００９】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Ｌａ
2Ｏ3粉末および平均粒度３．５μｍ、純度９９．９％の
ＣｅＯ2粉末を別々に、または混合してボールミルにて
５時間湿式混合し、乾燥した。得られたＲｕ−Ｌａ2Ｏ3
混合粉末、Ｒｕ−ＣｅＯ2混合粉末およびＲｕ−（Ｌａ2
Ｏ3＋ＣｅＯ2）混合粉末を金型内にて１ｔｏｎ／ｃｍ2
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２ｔｏｎ
／ｃｍ2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
（１９００℃−３０分）を行い直径２．２ｍｍ長さ４ｍ
ｍの焼結体（焼結体密度は約９７％となる）を形成し、
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Ｌａ
2Ｏ3粉末および平均粒度３．５μｍ、純度９９．９％の
ＣｅＯ2粉末を別々に、または混合してボールミルにて
５時間湿式混合し、乾燥した。得られたＲｕ−Ｌａ2Ｏ3
混合粉末、Ｒｕ−ＣｅＯ2混合粉末およびＲｕ−（Ｌａ2
Ｏ3＋ＣｅＯ2）混合粉末を金型内にて１ｔｏｎ／ｃｍ2
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２ｔｏｎ
／ｃｍ2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
（１９００℃−３０分）を行い直径２．２ｍｍ長さ４ｍ
ｍの焼結体（焼結体密度は約９７％となる）を形成し、
電極材料とした。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】
【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−Ｌａ2Ｏ3、Ｒｕ−ＣｅＯ2お
よびＲｕ−（Ｌａ2Ｏ3＋ＣｅＯ2）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２〜３
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−Ｌａ2Ｏ3、Ｒｕ−ＣｅＯ2お
よびＲｕ−（Ｌａ2Ｏ3＋ＣｅＯ2）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２〜３
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を示す図
である。
である。
１ トーチ ２ 電極 ３ 水冷銅板
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 1/02 Ｚ 7244−5Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 略３０〜８０容量％のルテニウム（Ｒ
ｕ）と、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）および酸化セリウム
（ＣｅＯ2）の少なくとも１種類を略２０〜７０容量％
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 |
|---|---|---|---|
| JP19926091A JPH0543909A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | プラズマ切断用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19926091A JPH0543909A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | プラズマ切断用電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0543909A true JPH0543909A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16404834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19926091A Pending JPH0543909A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | プラズマ切断用電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0543909A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002309882A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 破砕装置用電極および破砕装置 |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP19926091A patent/JPH0543909A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002309882A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 破砕装置用電極および破砕装置 |
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