JP3328558B2 - 真空アークによる金属表面処理装置 - Google Patents
真空アークによる金属表面処理装置Info
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Description
極との間に直流アーク放電を起こさせて金属表面の酸化
膜や汚れ、塗膜を除去したりあるいは種々の金属表面の
表面改質を行ったりする真空アークによる金属表面処理
に供される装置に関する。
常１０4 Paから１Paの雰囲気中でのアーク放電が行われ
る。真空アーク処理といわれているが厳密な意味での真
空状態の中で処理技術ではなく減圧雰囲気で作られるア
ークを利用した処理技術である。かかる減圧雰囲気中で
形成されるアークを本発明においても慣習にしたがい真
空アークという。真空アークは金属表面の酸化膜（スケ
ールや錆）の除去や表面に付着した油脂の除去、塗膜の
除去などの表面クリーニングに用いられる他、粗面化や
熱処理などの表面処理にも利用されている。
おいては、処理対象となる金属部材をアーク電源の負極
に接続し、金属表面を陰極と、別途設置される陽極との
間にアークを発生させる。陰極となる処理対象物表面に
形成されるアーク陰極点の作用により、上述の表面処理
が行われる。
はアークの着火である。電力送電系統の遮断機として真
空雰囲気を利用することからも明らかなように、真空中
ではアークの発生が難しい。真空アーク処理において確
実に着火させる法として従来は、陽極とは別途に設けら
れた点弧用電極を陰極である被処理金属あるいは陽極と
瞬間的に接触させた後に引き離して点弧電極にスパーク
を発生させてアークをスタートさせる方法（特公平７−
６３６８９号公報）や、あるいは特開平６−２６４２２
４号公報に示されるように、陽極とは別途に設けられた
点弧用電極と被処理金属あるいは陽極との間に高周波高
電圧を引加して点弧電極に高周波スパークを発生させこ
れを起点として陽極と陰極である被処理金属との間にア
ークをスタートさせる方式などが採用されてきた。
る金属表面局所処理装置（特願平０８−０５８７６２
号）では、限られた容積空間の真空容器の内に点弧電極
を入れることが困難なので、真空雰囲気を作る真空室内
に、内面が導電性皮膜でコーティングされたセラミック
スを入れることにより、点弧電極を用いることなしに、
高周波高電圧印加で着火を可能にする方法を本発明者ら
は提案している。
ーク処理における課題の一つは、困難なアークのスター
トを確実に、かつ簡便に可能にする技術を確立すること
である。上述した従来の点弧電極を瞬間的に接触させる
スタート法や、点弧用電極に高周波高電圧を印加して高
周波スパークを発生させるスタートさせる方法では、特
別な電極を必要とすることから、装置が複雑でかつ故障
の原因を余分に作っていることになり、装置のコストア
ップ、作業の信頼性低下の原因となっている。
クによる金属表面局所処理においては着火がさらに難し
くなることから、新たに導電性皮膜で覆われたセラミッ
クスを用い、高周波高電圧印加で着火を可能にする方法
を発明している。この方法においてもセラミックスを最
初に用いるときは表面を導電性加工せねばならない煩わ
しさがある。本発明は、確実にアークがスタートでき、
かつ複雑な機構を必要としない真空アークによる金属表
面処理装置を提供することにある。
のような構成の装置により達成できる。すなわち、 （１）電極、真空容器、アーク電源および排気装置から
なる真空アークによる金属表面処理装置において、アー
ク電源として高周波高電圧を直流電圧に重畳できる機構
と、アークが安定にスタートすると高周波高電圧の発生
が止まり直流電圧だけになる機構とを具備し、かつ無負
荷電圧が１００ボルト以上である電源を備えたことを特
徴とする真空アークによる金属表面処理装置、および （２）電極、真空容器、アーク電源および排気装置から
なる真空アークによる金属表面処理装置であって、真空
容器が電極を組み込み被処理部材との密着性を持たせる
ためのシール材を裾部に有したカップ状の真空容器であ
る真空アークによる金属表面局所処理装置において、ア
ーク電源として高周波高電圧を直流電圧に重畳できる機
構と、アークが安定にスタートすると高周波高電圧の発
生が止まり直流電圧だけになる機構とを具備し、かつ無
負荷電圧が１００ボルト以上である電源を備えたことを
特徴とする真空アークによる金属表面処理装置である。
電圧に重畳した電圧を陰極と陽極間に印加した場合、い
かなる条件でアークが安定にスタートするかは従来あま
り調べられていなかった。本発明者らは、無負荷電圧と
アークのスタートの関係を詳細に調査することにより、
無負荷電圧がある値より高いと、アークが安定にスター
トすることをみいだし、本発明装置の開発に至った。真
空雰囲気ではアーク電流の抵抗となるものが空間にわず
かしか存在しないため、アークの維持電圧は大気中アー
クに較べ低く、アーク電源の電圧定格は重要視されるこ
とがなく、もっぱら定格電圧値の高くない電源が利用さ
れてきた。したがって、無負荷電圧の高い電源が使用さ
れることは従来なかった。着火を確実にするための努力
としては印加する高周波電圧を高めることに努力が払わ
れてきたが、安定着火技術として成功していない。
極の間に、高い直流の無負荷電圧に高周波電圧を重畳し
て印加することにより、特別の点弧電極の設置や、導電
性セラミックスを用いなくとも、確実なアーク着火が可
能なことを見いだした。
負荷電圧との関係を調査した結果を示す。測定は図２に
示す真空アークによる金属表面局所処理装置を用いて行
った。鋼材１を陰極として用いた。水冷胴体２および脱
着可能な裾部８とで真空容器が構成され、減圧雰囲気は
パッキング７により保持される。真空容器は排気ポート
３を介して真空ポンプに接続される。陽極電極４および
水冷胴体２は、冷却水入口５より冷却水が供給され、冷
却水出口６を通じ排出される。真空容器壁の内側は絶縁
性セラミックス９で囲まれている。陽極４は直流電源１
１に接続されている。直流電源はアークスタート時に高
周波高電圧が直流に重畳され、アークが安定にスタート
すると、高周波高電圧の発生が止まり直流電圧だけにな
る機構をそなえている。この機構は公知技術であるの
で、図２では、詳細説明は省略している。
プを用いた。セラミックス表面には何の処理も事前に施
してはおらず表面に導電性皮膜は形成されていない。ひ
とたび真空アークがスタートすると、セラミックス内面
は金属表面からの蒸発物が付着し、導電性を帯び、アー
ク着火特性が変化するので、一回の測定ごとに新しいア
ルミナパイプに交換して実験を行った。直流電源として
無負荷電圧の異なるものをいくつか用意したが、いずれ
も定電流型の直流電源であり、アーク電流値を１００Ａ
に設定して測定を行った。直流電圧に重畳する高周波電
圧は、ＴＩＧ溶接アークスタート時に用いる市販の高周
波発生装置により発生させている。真空排気装置１０に
より真空容器内を５０Paに排気した後、無負荷直流電圧
に高周波高電圧を印加してアーク着火の可否を調べた。
条件下で２０回の高周波印加を行いアークのスタートが
できた回数を測定し、スタート成功の確率をパーセント
で示したものである。アーク着火の可否はかなり確率的
なものであり、従来法で用いられている無負荷電圧が低
い電源でも全く着火できないというものではなく、低い
確率であるが着火ができる。無負荷電圧が１００Ｖを超
えると、実質的には安定してアークがスタートできると
みなせることが明らかになった。
板を用い、図２に示す真空アークによる金属表面局所処
理装置を用いて、熱延鋼板のスケール除去を行った。用
いたアーク電源は、無負荷電圧１８０Ｖでアークスター
ト時に高周波高電圧の発生印加が可能な定電流動作タイ
プの電源である。局所的に真空雰囲気をつくる真空容器
内側壁は、アルミナセラミックスでかこわれている。ア
ルミナセラミックスの内面は導電皮膜コーティングなど
の事前処理はされていない。
て、５０Paとした後、アーク電流を１００Ａに設定し、
陽極と陰極である被処理熱延鋼材とをアーク電源に接続
し、無負荷直流電圧に高周波高電圧を重畳した電圧を印
加したところ、アークは安定にスタートして熱延鋼材の
スケールが除去ができた。スケール除去期間中の真空ア
ークの維持電圧は３２Ｖであった。
覆われた熱延鋼板を用い、図３に示す真空アークによる
金属表面処理装置を用いて、熱延鋼板のスケール除去を
行った。用いたアーク電源は、無負荷電圧１８０Ｖでア
ークスタート時に高周波高電圧の発生印加加が可能な定
電流動作タイプの電源である。真空容器１２内を真空排
気装置１０により減圧して、５０Paとした後、アーク電
流を１００Ａに設定し、陽極４と陰極である被処理熱延
鋼材１とをアーク電源１１に接続し、無負荷直流電圧に
高周波高電圧を重畳した電圧を印加したところ、アーク
は安定にスタートして熱延鋼材のスケールが除去ができ
た。スケール除去期間中の真空アークの維持電圧は３１
Ｖであった。
のスタートが簡単で確実に、真空アークによる金属表面
のクリーニングや熱処理を行なえるようになった。
係図。
る金属表面局所処理装置の構成図。
置の構成図。
体部 ３；真空排気ポート ４；陽極 ５；冷却水供給入口 ６；冷却水排出出口 ７；パッキング ８；真空容器裾部 ９；セラミックス １０；真空排気装置 １１；アーク電源 １２；真空容器
Claims (2)
- 【請求項１】 電極、真空容器、アーク電源および排気
装置からなる真空アークによる金属表面処理装置におい
て、アーク電源として高周波高電圧を直流電圧に重畳で
きる機構と、アークが安定にスタートすると高周波高電
圧の発生が止まり直流電圧だけになる機構とを具備し、
かつ無負荷電圧が１００ボルト以上である電源を備えた
ことを特徴とする真空アークによる金属表面処理装置。 - 【請求項２】 電極、真空容器、アーク電源および排気
装置からなる真空アークによる金属表面処理装置であっ
て、真空容器が電極を組み込み被処理部材との密着性を
持たせるためのシール材を裾部に有したカップ状の真空
容器である真空アークによる金属表面局所処理装置にお
いて、アーク電源として高周波高電圧を直流電圧に重畳
できる機構と、アークが安定にスタートすると高周波高
電圧の発生が止まり直流電圧だけになる機構とを具備
し、かつ無負荷電圧が１００ボルト以上である電源を備
えたことを特徴とする真空アークによる金属表面処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24665597A JP3328558B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 真空アークによる金属表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24665597A JP3328558B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 真空アークによる金属表面処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1180983A JPH1180983A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3328558B2 true JP3328558B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=17151656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24665597A Expired - Lifetime JP3328558B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 真空アークによる金属表面処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3328558B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-11 JP JP24665597A patent/JP3328558B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1180983A (ja) | 1999-03-26 |
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