JPS607682B2 - 金属微粒子製造装置における電極装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属微粒子製造装置における電極装置に関し、
特にアーク放電の際に発生した金属微粒子が電極に付着
して電極が消耗劣化するのを防止する手段に関する。

一般にアーク放電を用いて金属および合金を溶解する方
法、すなわちタングステンまたはトリタン（１％〜２％
の酸化トリウム入りタングステン）を電極として、不活
性ガス（ヘリウム、アルゴン等の１種または２種以上の
混合ガス）の雰囲気中で金属もしくは合金をアーク溶解
する際、発生する微粒子は極めて僅かであるために、そ
の微粒子が電極に付着して電極が消耗劣化するという問
題点は生じない。

しかしながら、このアーク溶解において、雰囲気ガスと
して水素ガスまたは前記不活性ガスとの混合ガスを用い
て金属または合金を溶解した場合、発生する金属微粒子
が電極に付着してしまい、そのため電極の変形や溶け落
ちなどを引きおこすために長時間のアーク放電が不可能
であった。

本発明は、上述の欠点を解消するために成されたもので
あり、その主たる目的は水素ガスまたは水素ガスと不活
性ガス（例えばヘリウム、アルゴン等）との混合ガス雰
囲気中で金属もしくは合金をアーク溶解する際に発生し
た金属微粒子が電極に付着するのを防止する電極装置の
手段を提供することである。

第１図は通常のアーク溶解法における電極装置を示した
もので、１は純タングステンやトリタン（酸化トリウム
入りタングステン）などから成る電極、２は電極１を固
定する電極支持架である。

１川ま溶解する金属または合金で例えば鉄、コバルト、
ニッケルまたはそれらの２種以上の合金から成る。

９は金属または合金１０を戦層する水冷鋼ハースである
。

かかる構成において電極１と金属または合金１０との間
に不活性ガス（ヘリウム、アルゴンなどの１種または２
種の混合ガス）雰囲気中でアーク放電を起こさせること
によって金属または合金１０が加熱溶解する。このとき
、クロムやマンガンなどのような蒸気圧の高い金属の場
合を除き、実用上微粒子の電極への付着による問題は起
こらない。一方、このアーク溶解法による電極装置にお
いて、水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスその混合ガ
ス中でアーク放電させると活性化された水素ガスが溶解
金属と反応することにより、溶解金属から金属微粒子が
多量に発生し、この一部が電極に付着し消耗劣化の原因
となる。

そこでこの問題を解消するために発明されたのが金属微
粒子の電極付着防止手段であり、その実施例を第２図か
ら第４図に示す。

以下、これらの図面とともに本発明の電極装置を説明す
る。第２図及び第３図は電極１と電極支持架２とが鉛直
方向に設置された第１図の電極装置において、外部的要
因によってアーク柱６を鉛直方向から懐斜させ、発生し
た金属微粒子の電極への付着を防止する手段を示したも
のである。すなわち、第２図はアーク柱６の一側面から
水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスをガ
スパィプ７からアーク柱６に向けて吹きつけることによ
り、アーク柱６を傾斜させるものである。また第３図は
ガス流の代わりに永久磁石や電磁石８などから発生する
磁力線によりアーク柱を傾斜させた場合を示す。かかる
装置によれば主に上方に発生した金属微粒子はその方向
に対して電極１が存在しないので金属微粒子は電極１に
付着いこくくなり、電極１の消耗劣化を防ぐことができ
る。

第５図は本発明の他の実施例を示したもので霞極の周囲
にガスを流出させたものである。

電極支持架２の下端の関口部に第１電極ｌａが固着され
ており、この第１電極ｌａには第２電極ｌｂ及びガス導
入パイプ４のために２つの関口部が形成されている。第
２電極ｌｂには放電用の電極１が鉄着されまたその挿入
側の関口縁には鍔部が形成されている。更に支持架２内
に配設されたガス導入パイプ４も挿入されている。電極
１の周囲には第１ノズル３が第１電極ｌａに螺合して取
り付けられている。ここで第１ノズル３と電極１との空
隙は電極１の長手方向に沿って略一定となっている。第
１電極３と第１及び第２電極ｌａ，ｌｂとの空隙内には
第２ノズル３ａが配置されており、その円周方向に沿っ
て複数個の開□部が形成されている。また上下方向にも
第１電極ｌａ及び第１ノズル３との間に空隙が形成され
ている。かかる構成においてガス導入パイプ４内に例え
ば水素、ヘリウム、アルゴンの一種または２種以上の混
合ガスを導入し第２ノズル３ａとの空隙内に導出させる
。

この導出したガスは第２ノズル３ａに形成された開ロ部
を介して第１ノズル３との空隙を通り、電極１と第１ノ
ズル３との空隙から外部へ導出する。導出したガス流は
電極１の周囲に層流を形成し、特に第４図点線に示すと
おりその先端部に濃いガス気流層を形成し、発生した金
属微粒子が電極１に付着し‘こくくしている。ここで第
１ノズル３と電極１との間隔を一定にしたのは上述の電
極１に層流を形成するためであり、この間隔が一定でな
いと導出したガス流は電極１の周囲に渦流や乱れを生じ
、電極１への金属微粒子付着防止の効果が妨げられるか
らである。第５図から第６図は上述した本発明による電
極の消耗劣化の様子を示したものであり、アーク放電の
条件は下記のとおりである。

印加電流２００Ａ 印加電圧２６Ｖ ガス組成 水素４０％ アルゴン６０％ また電極はタングステン電極を使用している。

第５図１，２，３はそれぞれ放電前の電極、第３図に示
す装置により約２時間連続してアーク放電を行なったと
きの電極、及び第１図に示す従来の装置により約１時間
連続してアーク放電を行なったときの電極の様子を示す
側面図である。また第６図２は第４図に示す電極装置に
より約２時間連続してアーク放電を行なったときの電極
であり、同図１及び３はそれぞれ第５図１及び３と同様
の条件による電極を示す。

かかる図面から明らかなように本発明によろいずれの電
極装置によっても電極の消耗劣化が防止でき、長時間の
アーク放電が可能となる。

以上のとおり、本発明によればアーク放電の際発生する
金属微粒子が電極に付着し、電極が消耗劣化するのを防
止でき、長時間のアーク放電が可能となり、特に長時間
の連続放電に対して有効である。

尚、上述した本発明の実施例を単独に用いることの他、
例えば第４図に示す電極装置を第２図ないし第３図の装
置に適用するなど本発明の実施例を種々に組み合わせて
もよく、それにより電極の消耗劣化防止が更に向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電極装置を示す側面図、第２図、第３図
、第４図はそれぞれ本発明の実施例を示す側断面図、第
５図１，２，３はそれぞれ放電前、第３図の示す装置及
び第１図に示す装置による電極の状態を示す側面図、第
６図１，２，３はそれぞれ放電前、第４図に示す装置及
び第１図に示す装置による電極の状態を示す側面図であ
る。 １…電極、ｌａ・・・第１電極、ｌｂ・・・第２電極、
２・・・電極支持架、３・・・第１ノズル、３ａ・・・
第２ノズル、４，７・・・ガス導入パイプ、５・・・収
集器、６・・・アーク柱、８・・・磁石、９・・・水袷
鋼ハース、１０・・・金属または合金。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放電用電極とその電極を支持し電圧を印加するため
   の電極支持架から成る放電用電極装置において、前記放
   電用電極と金属もしくは合金間のアーク放電により発生
   した金属微粒子が放電用電極に付着するのを防止する手
   段としてアーク柱に対し気流あるいは磁界またはその双
   方を吹きつけ、印加することで、前記放電用電極回りの
   金属微粒子濃度を低下せしめるアーク柱の制御手段を有
   したことを特徴とする電極装置。