KR20200040366A

KR20200040366A - 텅스텐 전극

Info

Publication number: KR20200040366A
Application number: KR1020180120136A
Authority: KR
Inventors: 곽현만
Original assignee: 곽현만
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-04-20
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: KR102866635B1; KR20240024879A

Abstract

본 발명은 플라즈마 아크를 발생시키는 텅스텐 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크를 발생시키는 텅스텐과, 전기를 통하게 하는 전극몸체를 은납재로 진공로 속에서 일체형으로 결합시켜 텅스텐 전극에 관한 것이다.
본 발명은 텅스텐 전극을 구성함에 있어서, 아크를 발생시키는 텅스텐(1)은 전극몸체(2)의 내부에 은납재(3)가 녹아 결합되도록 전극 내부홀(4)을 형성하여 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

텅스텐 전극{THE TUNGSTEN ELECTRODE}

본 발명은 플라즈마 아크를 발생시키는 텅스텐 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크를 발생시키는 텅스텐과, 전기를 통하게 하는 전극몸체를 은납재로 진공로 속에서 일체형으로 결합시켜 텅스텐 전극에 관한 것이다.

일반적으로 조선, 자동차, 섬유, 철도, 우주항공, 에너지산업, 철강, 비철산업 등에 널리 사용되는 플라즈마 용사장치는 전극과 그 전극을 둘러싸는 외투와, 전극과 외투를 절연하고, 플라즈마 가스 도입구를 갖는 절연체를 갖는 주토치 및 부토치 등으로 구성된다.

이러한 용사, 반도체, 폐가스 분해용 전극 분야 등에 사용되는 텅스텐 전극은 플라즈마 아크를 발생시키는 전극으로, 텅스텐 전극과 노즐 사이에 양이온과 음이온, 전자, 여기된(excited) 중성자 및 분자들로 구성되어 고온으로 가열된 플라즈마 아크를 발생시킨다.

이러한 플라즈마 용사장치 등에 관해서는 후술하는 참고문헌들을 통해 확인할 수 있다.

참고문헌1에; 용사 재료 토출구멍을 갖는 제1전극과, 제1외투와, 제1플라즈마 가스도입구를 갖는 제1절연체를 구비하는 주토치와, 제2전극과, 제2외투와, 제2 플라즈마 가스도입구를 갖는 제2절연체를 구비하는 부토치를 구비하고, 제1전극과 제2전극은 제1전극의 중심축 상에 형성되는 플라즈마의 축 중심에 용사재료 토출구멍으로부터 공급된 용사재료를 용융하는 플라즈마 용사장치가 개시되어 있다.

참고문헌2와 참고문헌3에; 전극 수명을 보존하고 오정렬의 영향을 최소화기 위해 전극의 마모를 줄이는데 도움을 주는 유체 냉각 플라즈마 아크 토치의 전극 및 냉각제 튜브에 관해 개시되어 있다.

참고문헌4에; 냉매가 주입되는 제1부분과 제2부분의 내부공간을 가지는 원통형의 튜브와, 상기 제1부분과 제2부분에 냉매 이동경로를 제공하는 제1,2경로 등으로 이루어져 냉각효율을 개선시킴으로써 전극을 오래 사용할 수 있고 고전압을 인가할 수 있도록 한 냉각효율이 개선된 플라즈마 토치가 개시되어 있다.

참고문헌5에; 전극 홀더 내부에 냉각수통로가 형성된 냉각수관을 배치한 플라즈마 아크 토치가 개시되어 있다.

종래 텅스텐 전극의 제조기술은 텅스텐 측면에서 은납재를 녹여 텅스텐과 전극 몸체를 결합하는 방식의 제조방법으로 전극몸체를 형성시키지 않고 평면으로 가공하여 텅스텐 금속면과 전극 몸체면을 결합시키는 방법으로 제조함으로써 텅스텐 금속이 간접 냉각되어 냉각효율이 떨어지고 이로인해 텅스텐과 전극몸체 평면 계면에 결함이 발생하여 계면 분리가 용이하게 되고, 전극 수명이 현저히 저하되는 등의 여러 문제가 발생한다.

따라서 종래의 기술은 냉각수에 간접적으로 접촉되는 간접 냉각으로 냉각효율이 저조하고, 계면에 접합결함이 발생하여 계면 분리가 용이하게 이루어져 전극 수명 한계가 따르게 되는 등의 문제가 있다.

(참고문헌1) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0133849호, 2015.11.30. (참고문헌2) 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0032125호, 2009.03.31. (참고문헌3) 대한민국 등록특허공보 제10-0940385호, 2010.02.02. (참고문헌4) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0118314호, 2011.10.31. (참고문헌5) 일본 공개실용신안공보 실개평6-66876호, 1994.09.20.

본 발명은 아크를 발생시키는 텅스텐과, 전기를 통하게 하는 전극몸체를 은납재로 진공로 속에서 일체형으로 결합시켜서 계면 분리가 불가하고 냉각효율이 우수한 현저히 향상된 텅스텐 전극을 제공하고자 한다.

이를 더욱 구체적으로 살펴보면,

플라즈마 아크를 발생시키는 텅스텐 전극은 고전류를 사용하므로 대부분 수냉식 전극을 사용한다. 텅스텐 전극은 냉각이 중요하므로 전극 몸체 내부에 냉각수가 들어가 아크 발생시 발생되는 열을 냉각시키도록 역할한다. 따라서 전극의 수명을 연장하기 위해서는 텅스텐이 직접 냉각수에 노출되는 구성하여야 한다.

이에 본 발명은 종래 제조방법의 문제점인 텅스텐(1) 금속과 전극몸체(2)의 접합면이 평면으로 결합되고, 결합면에서 접합결함이 발생할 빈도가 많은 문제점과 전극몸체(2) 내부의 냉각수에 텅스텐(1) 금속이 간접 냉각되어 발생되는 문제점을 개선하기 위하여 전극몸체(2) 내부홀(4)을 형성시켜 텅스텐(1)(8) 금속이 직접 냉각될 수 있도록 텅스텐 전극을 제공하고자 한다.

상기 과제해결을 위한 본 발명은;

고진공로에서 은납재의 브레이징 온도에서 유지하면 은납재가 전극몸체와 텅스텐 사이의 틈으로 스며들어 전극몸체금속과 아크발생금속을 결합시켜 텅스텐 전극을 구성한다.

본 발명은 플라즈마 아크를 발생시키는 텅스텐 전극으로, 아크를 발생시키는 텅스텐과, 전기를 통하게 하는 전극몸체를 은납재로 진공로 속에서 일체형으로 결합시켜 텅스텐 전극을 제조하는 기술을 제공함으로써 기존 제조방식 보다 전극의 수명을 연장하고 접합 결함을 해소함으로서 냉각효율을 높이는 등 현저히 개선된 기술과 우수한 제품을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예를 보인 단면도
도 3 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도
도 5 내지 도 6은 종래의 구조를 보인 단면도

본 발명은 고진공로에서 은납재의 브레이징 온도에서 유지하면 은납재가 전극몸체와 텅스텐 사이의 틈으로 스며들어 전극몸체금속과 아크발생금속을 결합시켜 텅스텐 전극을 구성한 것에 특징이 있다.

이하 본 발명의 구체적인 실시내용을 첨부 도면과 함께 상세히 살펴본다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예를 보인 단면도, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도면에 사용된 부호 중 종래 구성과 동일한 구성요소(도 5)에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.

본 발명은 플라즈마 아크를 발생시키는 텅스텐 전극으로 아크를 발생시키는 텅스텐(1)과, 전기를 통하게 하는 전극몸체(2)를 은납재(3)로 진공로 속에서 일체형으로 결합시켜 텅스텐 전극을 구성한다.

이를 더욱 구체적으로 살펴보면; 고진공로에서 은납재(3)의 브레이징 온도에서 유지하면 은납재(3)가 전극몸체(2)와 텅스텐(1) 사이의 틈으로 스며들어 전극몸체금속(2)과 아크발생금속(1)을 결합시킨다.

그리고 도 3, 4와 같이 전극 내부홀(4)에 관통하여 결합되는 돌출형상 아크발생금속 텅스텐(6)을 구성하여 결합시킨다.

이를 더욱 구체적으로 살펴본다.

아크를 발생시키는 텅스텐(1)은 전극몸체(2)의 내부에 은납재(3)가 녹아 도 2와 같이 결합되는 방식으로 전극 내부홀(4)을 형성한다.

아크를 발생시키는 텅스텐(8)은 전극몸체(2) 내부에 도 1, 2와 같이 홀(4)을 형성시켜 은납재(3)가 녹아 텅스텐(8)이 전극몸체(2) 내부에 돌출되게 한다.

도 3, 4와 같이 전극몸체(2)의 홀(4)에 삽입되어 결합되는 방식으로 돌출형상(6)으로 텅스텐(8)을 구성한다.

즉, 텅스텐(8)이 전극몸체(2) 내부에 돌출형상(6)으로 결합되게 구성하여 텅스텐(8) 금속이 전극몸체(2)와 접합하는 계면적이 증가되게 함으로써 전기적, 냉각적으로 텅스텐 전극의 수명을 향상시킬 수 있다.

또 진공브레이징 시 은납재(3)는 녹아서 전극몸체(2)의 전극내부홀(4)을 통하여 전극몸체(2) 아래의 확장되는 부분(5)에 은납재(3)가 오버랩(9:모이게 되는 부분)되게 하는 기능으로 은납재(3)가 아래로 흘러내리지 않도록 구성한다.

도 1 내지 도 3과 같이 전극몸체(2) 내부홀(4)을 형성하여 전극몸체(2)와 접촉면적을 증가시켜 간접냉각구조의 종래 구조와 달리 직접 냉각으로 개선함으로써 전기적, 냉각적으로 효율이 우수한 텅스텐 전극을 제공할 수 있다.

그리고 두 금속인 텅스텐(1,8)과 전극몸체(2)와의 접합시 은잡재(3)가 녹아서 두 금속틈(10)을 스며들어 통과하기 때문에 기포나 결함 발생율이 적고 전극몸체(2)의 내부홀(4)에 의해 텅스텐(1,8) 금속이 직접 노출되어 냉각효율이 증가하여 전극 수명을 현저히 개선할 수 있다.

본 발명의 실시내용을 구체적으로 설명하기 위해 첨부 도면에 사용한 부호에 대해 설명하면 하기와 같다.
1: 텅스텐 2: 전극몸체
3: 은납재 4: 전극몸체 내부 홀
5: 전극몸체 확장부 6: 돌출형상
7: 은납재가 스며드는 공간 8: 돌출형상 텅스텐
9: 은납재 오버랩(은납재 모이는 곳) 10: 두금속 틈

Claims

텅스텐 전극을 구성함에 있어서,
아크를 발생시키는 텅스텐(1)은 전극몸체(2)의 내부에 은납재(3)가 녹아 결합되도록 전극 내부홀(4)을 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 텅스텐 전극.
아크를 발생시키는 텅스텐(8)은 전극몸체(2) 내부에 홀(4)을 형성시켜 텅스텐(8)이 전극몸체(2) 내부에 돌출되게 하며, 은납재(3)가 녹아 결합됨으로써 텅스텐(8)을 돌출형상(6)으로 구성한 것을 특징으로 하는 텅스텐 전극.
진공브레이징 시 은납재(3)가 녹아서 전극몸체(2)의 전극내부홀(4)을 통하여 전극몸체(2) 아래의 확장되는 부분(5)에 은납재(3)가 오버랩되게 하는 기능으로 은납재(3)가 아래로 흘러내리지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 텅스텐 전극.