JPS5924919B2 - プラズマア−ク溶接用非消耗電極およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属のプラズマアーク処理用の装置に関するも
のであり、より詳しく述べるならば、二酸化炭素雰囲気
又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中での金属
のプラズマアーク溶接用非消耗電極に関するものである
。

二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物
雰囲気中のプラズマアーク溶接用の提案した非消耗電極
は、低炭素鋼および低合金鋼のプラズマアーク溶接に最
も好結果で使用できる。

二酸化炭素環境又は二酸化炭素をベースとした混合物雰
囲気中での鋼のプラズマアーク溶接が他の広く知られた
溶接法、例えば、消耗電極式サブマージアーク溶接、消
耗電極式二酸化炭素シールドアーク溶接あるいは消耗電
極式二酸化炭素をベースとした混合物シールドアーク溶
接に匹敵するためには、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭
素をベースとした混合物雰囲気中のプラズマアーク溶接
用非消耗電極に４００Ａ以上のアーク電流で営業的使用
に適する使用寿命を与える必要がある。例えば、開先加
工のない低炭素および低合金鋼の溶接において、二酸化
炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気
中のプラズマアーク溶接速度を他の知られた溶接法での
溶接速度に等しいかあるいはそれよりも速くするために
は、プラズマアーク溶接用非消耗電極に４００ないし１
０００Ａの範囲のアーク電流で営業的使用に適する使用
寿命を与える必要がある。二酸化炭素を含む化学反応的
なプラズマ発生ガスの雰囲気中でのプラズマアーク処理
用非消耗電極で、銅製の液冷金属ホルダおよびこのホル
ダに冶金的に接着したジルコニウムのインサートを含ん
でなる電極が当業者に知られている（米国特許第３１９
８９３２号参照）。

この非消耗電極を二酸化炭素雰囲気中で使用するときに
、ジルコニウムの活性インサート（Ａｃｔｉｖｅｉｎｓ
ｅｒｔ）がプラズマ発生ガスの活性な成分、すなわち炭
素および酸素と反応する。

インサートの全表面上にジルコニウム一炭素化合物およ
びジルコニウム一酸素化合物からなる皮膜が形成される
。以下これら化合物をジルコニウムオキシカーバイド層
（ＺｉｒＯＯｎｉｕｍＯｘｙｃａｒ一Ｂｉｄｅｌａｙｅ
ｒ）と称する。ジルコニウムオキシカーバイドの皮膜は
金属ジルコニウムと比較して熱的安定性が高くかつ電子
放出特性が改善されている。上記非消耗電極は、３００
Ａまでのアーク電流による金属のプラズマアーク切断な
いし溶接用の装置に使用されていた。しかしながら、３
００Ａ以上のアーク電流による二酸化炭素シールドプラ
ズマアーク処理において、このような電極の使用寿命は
営業的使用には適していない。

このことによつて、電極を二酸化炭素雰囲気又は二酸化
炭素をベースとした混合物雰囲気中での厚さ６ｍｍ以上
の低炭素鋼および低合金鋼のプラズマアーク溶接に使用
することが実際的にできない。また、酸素、窒素および
／又は炭素を含有している化学反応的なプラズマ発生雰
囲気中での金属のプラズマアーク処理用非消耗電極が当
業者に知られている。

この非消耗電極は銅又は銅合金のホルダおよびハフニウ
ムのインサートを含んでなる（米国特許第３５９２６４
９号参照）。

この非消耗電極を二酸化炭素雰囲気中で使用するときに
、ハフニウムのインサートがプラズマガスの活性な成分
、すなわち炭素および酸素、と化学的に反応する。

活性インサートの全作用表面上にハフニウムオキシカー
バイド（ＨａｆｎｉｕｍＯｘｙｃａｒｂｉｄｅ）層が形
成され、この層はジルコニウムオキシカーバイド層より
も熱的安定性が高くかつ電子放出特性が改善されてぃる
。このような非消耗電極の使用寿命で４００Ａ以下のア
ーク電流による二酸化炭素雰囲気中のプラズマアーク処
理に使用可能である。

この使用寿命はジルコニウムの活性インサートを有する
電極の使用寿命より長い。しかしながら、さらに高いア
ーク電流、例えば、４００Ａ以上のアーク電流でぱ、電
極の浸食（消耗）速度が速くなるためにこの電極は実用
的でなこのように、ハフニウムの活性インサートを有す
る非消耗電極は、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベ
ースとした混合物雰囲気中での厚さ６１Ｌｍ以上の低炭
素鋼および低合金鋼のプラズマアーク溶接に使用できな
い。

化学的に反応性雰囲気中のアーク処理用で従来技術の別
のカソード（ＣａｔｈＯｄ）が銅ホルダ、および、各種
金属および／又はそれらの酸化物の合金化添加物とハフ
ニウムとから実質的になる活性インサートを含んでなる
。

このカソードは、アークを断続サイクル式に発生させる
ときのみに、純ハフニウムの活性インサートを有する電
極と比較して浸食速度が低い。

しかしながら、全ての使用方法のためにこのようなカソ
ードの使用寿命で、４００Ａを越えないアーク電流によ
る二酸化炭素雰囲気中のプラズマアーク処理に使用可能
である。したがつて、合金化添加物の入つたハフニウム
の活性インサートを有するカソードは、二酸化炭素雰囲
気又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中での厚
さ６鼎以上の低炭素鋼および低合金鋼のプラズマアーク
溶接に使用できない。

米国特許第３１９８９３２号にて開示された上記電極は
、あらかじめ化学的に処理したジルコニウムの活性イン
サートを銅ホルダ内へ配置しかつ同時にホルダとインサ
ートの組合せを加熱して活性インサートと銅ホルダとを
冶金的に接着することによつて作られる。

上述した電極の別のものは、活性インサートを銅ホルダ
内へ冷間スタンピング（ＣＯｌｄａｔａｍ−Ｐｌｎｇ）
ないし他の同様な方法を使つて機械的に配置することに
よつて作られる。

上述したすべての電極において、活性インサートの対応
する材料のオキシカーバイド皮膜が二酸化炭素雰囲気中
でのアーク燃焼の最中に得られる。

本発明の主要な目的は金属のプラズマアーク溶接用非消
耗電極を提供しかつこの電極の製造法を開発することで
あり、この電極における活性インサートは、４００Ａ以
上のアーク電流にて営業的使用に適した使用寿命でこの
非消耗電極を使用できるようにしかつ開先加工なしで低
炭素鋼および低合金鋼を従来の溶接法で得られる溶接速
度に等しいか又はより速い溶接速度にて溶接するように
形成されかつ処理されている。この主要な目的を目的と
して、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした
混合物雰囲気中のプラズマアーク溶接用非消耗電極であ
つて銅又は銅合金のホルダおよびこのホルダ内にはめ込
まれたハフニウムの活性インサートでその表面上にハフ
ニウムオキシカーバイド皮膜を有するインサートを含ん
でなる非消耗電極において、本発明によると、活性イン
サートがハフニウムオキシカーバイド層上に適用された
黒鉛層を含んでいることを特徴としているプラズマアー
ク溶接用消耗電極を提案する。

ハフニウムオキシカーバイド上に適用されかつ活性イン
サートの表面を形成している黒鉛層は、非消耗電極への
熱流の低減および提案した非消耗電極の熱的安定性と電
子放出特性の向上を確実にする。

ハフニウムオキシカーバイド層上に設けられた黒鉛層に
おける黒鉛量が、下記関係：ｈ二（０．２５〜０．７５
）ｄ 式中、ｈは活性なインサートの高さ、 ｄは活性なインサートの直径、 に従つて選定される活性インサートの高さおよび直径に
よつて決められることは好都合である。

ハフニウムオキシカーバイド層の主要部分上又は全表面
上への黒鉛層の形成によつて、並びに、このように形成
した黒鉛層を作業使用アーク電流（０ｐｅｒａｔｉｎｇ
ｅ１ｅｃｔｒｉｃａｒｃｃｕｒｒｅｎｔ）での非消耗電
極の使用中継続して維持することによつて電極の使用寿
命を延ばすために、活性インサートをより強くかつより
均一に冷却する必要がある。これらの必要条件を満足さ
せるために、本発明者らは活性インサートの寸法（すな
わち、高さおよび直径）を高さが直径よりも小さいよう
に選定することを勧める。

活性インサートの高さがその直径の０．２５倍より小さ
いと、すなわち、インサートの冷却が最も強烈であると
、非消耗電極が働かなることが実験的にわかつた。

これは次のような実態のためである。すなわち、放出表
面の材料が過冷却されるので陰極点収縮が発生し、アー
クは場所的に不安定になりかつ非消耗電極が急速に破壊
される。活性インサートの高さがその直径の０．７５倍
を越えると、ハフニウムオキシカーバイド層の最小放射
温度勾配の条件が黒鉛層の形成および継続維持ができな
くなる程乱され、この結果、次に非消耗電極が突然破壊
される。この主要な目的を目的として、銅又は銅合金の
ホルダの活性インサートへの接合を含んでなるプラズマ
アーク溶接用非消耗電極の製造法において、本発明によ
ると、銅又は銅合金のホルダを電源の陰極に接続し、非
消耗電極を二酸化炭素雰囲気中に配置し、補助電極を電
源の陽極に接続してこれら電極の間にアークを形成し、
活性インサートの表面上に０．２１（Ｉは非消耗電極の
作業使用電流である）以下のアーク電流にてハフニウム
オキシカーバイド層を前もつて形成し、そして次に、ア
ーク電流を０．２１からＩまで４０アンペア／秒以下の
速度にて上げて先に形成したハフニウムオキシカーバイ
ド層上に黒鉛層を形成することを特徴とするプラズマア
ーク溶接用非消耗電極の製造法が提案されている。

アークを発生してハフニウムオキシカーバイド層を形成
するのに必要な時間は０．０５ないし０．５秒である。

活性インサートの全表面をハフニウムオキシカーバイド
層で被覆するためには、アーク電流を非消耗電極の完全
な作業使用電流の０．２倍だけとなるように維持するこ
とで十分である。ハフニウムオキシカーバイド層形成の
初期段階のために電流を０．２１に維持することが十分
であり、また、ハフニウムオキシカーバイド層の表面を
覆う黒鉛被覆の形成のためにアーク電流を０．２Ｉから
完全な使用アーク電流１に４０アンペア／秒の速度にて
徐々に高めることが必要である。もしアーク電流１内で
の漸増が０．２１以上の値から出発しかつ４０アンペア
／秒以上の速度であるならば、ハフニウムオキシカーバ
イド層の表面が過熱されてしまい、放射温度分布が徹底
的に乱され、これが黒鉛被覆の形成を妨げる。本発明の
前述した目的、その他の目的、特色および長所が添付図
面に関連したより詳細な記載から明らかになるであろう
。

ホルダおよび活性インサートを含んでなる非消耗電極の
使用中に活性インサートが浸食され、クレータ（Ｃｒａ
ｔｅｒ）が形成されかつ最大限の使用寿命がクレータの
全深さにて活性インサートの焼失によつて決められる。

非消耗電極を二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベース
とした混合物雰囲気中で４００Ａ以上のアーク電流にて
使用するときに活性インサートの浸食速度が急速に高ま
る傾向のあることが実験的にわかつている。この二酸化
炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気
中での非消耗電極の急速な焼失は、次のような実態のた
めである。すなわち、活性インサートが浸食されかつア
ーク柱が非消耗電極の使用中に形成されるクレータ内に
入るので熱流が増大しがちでありかつ電極の破滅的な破
壊が発生する。しかしながら、非消耗電極のいくらか（
試験した電極の合計数の約１０％）は二酸化炭素雰囲気
又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中で数時間
の安定な使用を維持した。

調査した非消耗電極の活性ハフニウムインサートの作用
表面構造を分析して、安定な非消耗電極の全ては黒鉛皮
膜で覆われた（活性ハフニウム層の表面上の）ハフニウ
ムオキシカーバイド層を有しており、一方、高い浸食速
度を示す非消耗電極はそのハフニウムオキシカーバイド
層上には黒鉛皮膜がないことがわかつた。したがつて、
本発明者らは、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベー
スとした混合物雰囲気中の非消耗電極の高められた耐久
性と、活性ハフニウムインサート表面を覆うハフニウム
オキシカーバイド皮膜の作用表面上の黒鉛層の存在との
間に１対１の関係があることを見出した。

ハフニウムオキシカーバイド層表面の大部分が黒鉛皮膜
で覆われると二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベース
とした混合物雰囲気中での非消耗電極の使用寿命が長く
なることが実験的にわかつた。

さらにまた、ハフニウムオキシカーバイド層上の黒鉛層
が作用表面の周囲から中心の方向に、すなわち、ハフニ
ウムオキシカーバイド層の最も使用温度の低い部分上に
いつもきまつて形成されることがわかつた。発明者らの
考えでは、ハフニウムオキシカーバイド皮膜表面上の黒
鉛層は、アーク柱の陰極近傍領域における二酸化炭素の
熱解離によつて作られた一酸化炭素とハフニウムオキシ
カーバイドとの相互作用の結果である。

本発明の主要な特色は５００℃を越えない狭い温度間隔
内で黒鉛が相互作用の結果として形成されることである
。

この実態は実験的に認められたハフニウムオキシカーバ
イド層表面の周囲部分上への黒鉛層の形成に責任があり
、一方ではこの部分のハフニウムオキシカーバイド層の
使用温度は最小であり、他方ではこの層は低い放射温度
勾配を有する。ハフニウムオキシカーバイドと一酸化炭
素との間の相互作用の他の注目に値する特色は、この相
互作用が２５００℃以上の高い絶対温度にて生じる実態
である。

このような温度で黒鉛層が熱イオン放出電流によるアー
ク電流の大部分を引き起こし、非消耗電極の使用寿命の
延長をもたらす。

このことがハフニウム黒鉛で被覆されたオキシカーバイ
ド層の作用表面部分の増大で生じる。黒鉛で被覆された
ハフニウムオキシカーバイド層の表面積に非消耗電極の
使用寿命が依存することの実験的な研究によつて次のこ
とが証明された。

すなわち、ハフニウムオキシカーバイド層の全表面が黒
鉛で被覆されている場合に非消耗電極の使用寿命が最も
長く、一方、黒鉛層が非消耗電極の使用中ハフニウムオ
キシカーバイド層の全作用表面の少なくとも０．２５倍
の区域上に形成されかつ継続的に維持されるならば、４
００Ａ以上のアーク電流で二酸化炭素雰囲気中でのプラ
ズマアーク溶接用非消耗電極としての営業的使用に満足
できる使用寿命が（活性インサートの提案した寸法で）
得られる。これらのことに基づいて、銅又は銅合金で作
られたホルダ１（第１図）およびこのホルダに接触して
はめ込まれたハフニウムの活性インサート２を含んでな
る二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合
物雰囲気中でのプラズマアーク溶接用非消耗電極を提案
した。

インサート２の外側表面上にハフニウムオキシカーバイ
ド層３が備えられている。ハフニウムオキシカーバイド
層３が黒鉛層４で被覆されている。

二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物
雰囲気中で非消耗電極を使用したときに、ハフニウムオ
キシカーバイド層３が黒鉛層４であらかじめ被覆されて
いることが非消耗電極の高い抵抗力を保証する。

なお、この場合に提案した非消耗電極は陰極のアークプ
ラズマトーチとして働く。活性インサート２の放出表面
上のハフニウムオキシカーバイド層３と黒鉛層４との組
合せが非消耗電極の電子放出のための仕事関数（ＷＯｒ
ｋｆｕｎｃｔｉＯｎ）を最小にする好ましい効果がある
。電子放出のための仕事関数が最小であることは特定の
アーク電流で非消耗電極の放出表面上に得られる使用温
度をより低くすることを可能にし、このことによつて非
消耗電極への熱流が減少する。結果として、活性インサ
ート２の熱的浸食が減少することになり、このことが非
消耗電極の使用寿命を延ばす。作用表面の側から見た非
消耗電極を示す第２図において、黒鉛層４がハフニウム
オキシカーバイド層３を部分的に被覆している。

黒鉛層４が層３の上をハフニウムオキシカーバイド層３
とホルダ１との間の接合個所から非消耗電極の軸への方
向に覆うことがわかつた。４００Ａ以上のアーク電流で
非消耗電極に満足できる性能を与えるのに黒鉛層４がハ
フニウムオキシカーバイド層３の全表面の０．２５倍を
覆うことで十分であることを実験的に見出した。

熱流における減少が非消耗電極の熱的安定性を改善する
、すなわち、活性インサート２の浸食を最小にする。

第３図の実施態様でぱ黒鉛層４がハフニウムオキシカー
バイド３を完全に覆う。

この場合に、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベース
とした混合物雰囲気中で１０００Ａ以下のアーク電流に
てプラズマアーク溶接を行なうのを可能にする非消耗電
極の最も高い使用性能が実現される。提案した非消耗電
極の特定実施態様、および二酸化炭素雰囲気中又は二酸
化炭素をベースとした混合物雰囲気中での低炭素鋼およ
び低合金鋼のプラズマアーク溶接に非消耗電極を使用し
て試験した実施例を以下に記述する。

実施例 １ 直径２０鼎の銅ホルダおよび直径３．６ｍｗ！のハフニ
ウムの活性インサートを含んでなる非消耗電極において
、活性インサートの表面上にハフニウムオキシカーバイ
ド層を形成し、そして、このハフニウムオキシカーバイ
ド層の作用表面全体の上に黒鉛層を形成した。

活性インサートは０．９ｍｍの高さ（厚さ）であつた。

直径１１ｍ７７！のノズルを有するプラズマトーチ内で
下記条件のプラズマアーク溶接にて非消耗電極を試験し
た。

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの３０ｍ／ｈの速度にで溶接した。

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が１時間に達した。実施例 ２ 直径２０ｍｍの銅ホルダおよび直径３Ｔ！Ｔ７！Ｌのハ
フニウムの活性インサートを含んでなる非消耗電極にお
いて、活性インサートの表面上にハフニウムオキシカー
バイド層を形成した。

このハフニウムオキシカーバイド層表面の０．７５倍の
表面上に黒鉛層を形成した。活性インサートの高さは１
．５ｍｍであつた。直径８ｍｎのノズルを有するプラズ
マトーチ内で下記条件のプラズマアーク溶接にて非消耗
電極を試験した。

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの５０ｍ／ｈの速度にて溶接した。

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が１．７時間に達した。実施例 ３直
径１６ｍｕの銅ホルダおよび直径２．６ｍｍのハフニウ
ムの活性インサートを含んでなる非消耗電極において、
活性インサートの表面上にハフニウムオキシカーバイド
層を形成した。

このハフニウムオキシカーバイド層の表面の０．２５倍
の表面上に黒鉛層を形成した。活性インサートの高さは
１．９ｍ７７！であつた。直径８ｍｍのノズルを有する
プラズマトーチ内で下記条件のプラズマアーク溶接にて
非消耗電極を試験した。

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの５０ｍ／ｈの速度にて溶接した。

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が７時間に達した。実施例 ４ 直径２０ｍｍの銅ホルダおよび直径３ｍ７７！のハフニ
ウムの活性インサートを含んでなる非消耗電極において
、活性インサートの表面上にハフニウムオキシカーバイ
ド層を形成した。

このハフニウムオキシカーバイド層表面の０．８５倍の
表面上に黒鉛層を形成した。活性インサートの高さは１
．２ｍｍであつた。直径９ｍｍのノズルを有するプラズ
マトーチ内で下記条件のプラズマ溶接にて非消耗電極を
試験した。

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの８０ｍ／ｈの速度にて溶接した。

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が２．１時間に達した。ハフニウムオ
キシカーバイド層上に黒鉛層を得るために、および、非
消耗電極を二酸化炭素の雰囲気又は二酸化炭素をベース
にした混合物雰囲気中でのプラズマアーク溶接に使用し
たときでの黒鉛被覆の一定な維持のために、あらかじめ
、すなわちプラズマアーク溶接用非消耗電極の使用前に
、黒鉛層をハフニウムオキシカーバイド層上に適用する
ことは好ましい。非消耗電極が二酸化炭素雰囲気中での
アーク燃焼によつて処理されるならばこのときに処理さ
れる非消耗電極が陰極としで働き、すなわち、電極をア
ーク電流源の陰極に接続してあり、ハフニウムオキシカ
ーバイド層上に適用した黒鉛層の好ましい効果を得るこ
とができると本発明者らによつて実験的にわかつた。

このことは、アークによつて処理された非消耗電極が陽
極として働く、すなわち、電極がアーク電流源の陽極に
接続された場合の本発明者らによる実験によつて証明さ
れた。これら全ての実験において黒鉛層が活性インサー
トの作用表面上に形成されないと、例外なく非消耗電極
の急速な破壊が起きた。非消耗電極を（陰極として）二
酸化炭素雰囲気中でアーク燃焼によつて処理したときに
、ハフニウムオキシカーバイド層がアーク発生直後に活
性インサートの表面上に実際に形成されることを本発明
者らは見出した。

ハフニウムオキシカーバイド層形成の条件（すなわち、
アーク電流およびアークの燃焼期間）を広範に変えても
、ハフニウムオキシカーバイド層上への黒鉛層形成条件
は実験が示したように厳密に指定されている。

このことは、黒鉛層形成に伴うハフニウムオキシカーバ
イドの作用表面上の限定した温度および限定した温度勾
配を維持する必要から生じる。

実験結果ないしハフニウムオキシカーバイド層、ハフニ
ウムの活性インサートおよび銅ホルダの熱特性を比較す
ることによつて、本発明者らは次のような結論に達した
。すなわち、黒鉛被覆を設ける前述の条件を満足するた
めに、アーク電流における限定した増加速度並びに非消
耗電極の電源回路への限定した接続方式を守ることが必
要である。非消耗電極の製造法を実施するための装置は
直流電源５（第４図）を含んでおり、この電源の陰極が
非消耗電極のホルダ１に接続され、一方、陽極が付加電
極６に接続されている。ハフニウムの活性インサート２
がはめ込まれているホルダ１は、二酸化炭素導入手段８
および二酸化炭素排気手段９を備えている画室７内に配
置されている。銅ホルダ１と接触してこのホルダ内にあ
らかじめはめ込まれたハフニウムの活性インサート２を
有する銅ホルダ１を含んでなる非消耗電極を画室７内に
置きかつ直流電源５に接続する。二酸化炭素を画室７内
へ供給する。次に、直流電源５の陽極にあらかじめ接続
した付加電極６とハフニウムの活性インサート２との間
にアーク１０を発生させる。第５図中に示した曲線１１
は時間を関数としたアーク電流値を表わす。なお、縦座
標にアーク１０の電流値をそして横座標に非消耗電極の
製造に必要な時間をとつてある。曲線１１を検討すると
、アーク１０を期間τ≦０．５ｓの間０．２１以下のア
ーク電流で発生させた後、ハフニウムオキシカーバイド
層３がハフニウムの活性インサート２の放出表面上に形
成され、このハフニウムオキシカーバイド層が活性ハフ
ニウムインサート２の放出表面全体を覆う。

次に、アーク１０の電流を、アーク燃焼を中断すること
なく４０Ａ／ｓ以下の割合にて非消耗電極の完全な使用
電流値まで高めると、結果として黒鉛層４がハフニウム
オキシカーバイド層３上に形成される。そして、アーク
を消す。この場合に、合計燃焼時間がτ１くτくτ２で
あるならば、黒鉛層４はハフニウムオキシカーバイド層
３を部分的に、ハフニウムオキシカーバイド層３の０．
２５倍以上Ｉ覆う。

τ≧τ２＝４０Ａ／８（式中、Ｉは非消耗電極の完全な
使用電流値である）ならば、黒鉛層４がハフニウムオキ
シカーバイド層３全体を覆う。二酸化炭素雰囲気又は二
酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中の溶接用非消耗
電極の提案した製造法は、１サイクルのアーク燃焼中に
活性インサート上へのハフニウムオキシカーバイド層の
形成を可能にし、そして、その上への黒鉛層の形成を可
能にする。上記本発明の特定実施態様は本発明を限定す
るものでない。

本発明の各種変形態様ないし変更が本発明の特許請求の
範囲および精神から逸脱することなく可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る非消耗電極の断面図であり、第
２図は、第１図中の矢印Ａによつて示された図面であり
、第３図は、別の実施態様の非消耗電極の第１図中の矢
印Ａについての図面と同様な図面であり、第４図は、本
発明に係る非消耗電極の製造法を説明する概略表示のプ
ロツク図であり、および、第５図は、非消耗電極を本発
明に係る方法によつて製造する際、時間を関数としてア
ーク電流を示す曲線のグラフである。 １・・・・・・銅又は銅合金のホルダ、２・・・・・・
ハフニウムの活性なインサート、３・・・・・・ハフニ
ウムオキシカーバイド層、４・・・・・・黒鉛層、５・
・・・・・直流電源、６・・・・・・付加電極、１０・
・・・・・アーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ア）銅又は銅合金のホルダおよび（イ）このホル
   ダ内にはめ込まれたハフニウムの活性インサートでその
   表面上にハフニウムオキシカーバイド層が配置されてい
   る活性インサートを含んでなる二酸化炭素雰囲気又は二
   酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中でのプラズマア
   ーク溶接用非消耗電極において、前記活性インサート２
   が前記ハフニウムオキシカーバイド層３上に適用された
   黒鉛層４を含んでいることを特徴とするプラズマアーク
   溶接用非消耗電極。 ２ 前記ハフニウムオキシカーバイド層３上に適用され
   た黒鉛層４の量が、下記関係：ｈ＝（０．２５〜０．７
   ５）ｄ 式中、ｈは活性インサートの高さ、 ｄは活性インサートの直径、 に従つて選定された前記活性インサート２の高さおよび
   直径によつて限定されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のプラズマアーク溶接用非消耗電極。 ３ 銅又は銅合金のホルダをハフニウムの活性インサー
   トに接合することを含んでなるプラズマアーク溶接用非
   消耗電極の製造法において、前記ホルダ１を電源５の陰
   極に接続し、前記非消耗電極を二酸化炭素雰囲気中に置
   き、付加電極６を前記電源５の陽極に接続してこれら電
   極の間にアーク１０を発生させ、ハフニウムオキシカー
   バイド層３を前記活性インサート２の表面上に０．２Ｉ
   （Ｉは前記非消耗電極の使用電流である）以下のアーク
   電流にて形成し、次に、アーク電流を４０アンペア／秒
   以下の割合にて０．２ＩからＩまで高めて黒鉛層４を先
   に形成した前記ハフニウムオキシカーバイド層３の上に
   形成することを特徴とするプラズマアーク溶接用非消耗
   電極の製造法。