技術情報

2017  Volume 41 

Electrode Performance of “Neodymium Oxidecontaining Tungsten” in Argon Gas Atmosphere Ar ガス雰囲気下における”Nd-W” の電極性能
Seiichiro SHIMIZU, Tatsuya MOURI, Kouji FUJII, Akira MISHIMA, *Takayuki WATANABE (*Kyushu University) 清水誠一郎、毛利達也、藤井浩二、三島彰、*渡辺隆行(*九州大学)
Key words neodymium, plasma, argon, torch, plasma spraying
キーワード ネオジウム、プラズマ、アルゴン、トーチ、プラズマ溶射

Abstract

 In large industrial applications, strong demands are required on materials to improve production capacity and efficiency. Improvement of damage and loss of function of a component, surface modifications or coating technologies are often applied [1]. Plasma spraying is one of several methods of coating. Plasma spraying involves generating a plasma jet using a plasma spray gun with a tungsten cathode. The coating material, such as metal or ceramic, is heated to close to melting, accelerated in the plasma jet, and sprayed onto the base material. Thorium oxide-containing tungsten is generally used for
the cathode electrode. However, thorium is radioactive; therefore, a material that does not contain thorium and has better erosion resistance than thorium-containing tungsten is required [2].
 In the present study, we used neodymium oxide-containing tungsten as an slternative for thorium oxide-containing tungsten. Neodymium oxide-containing tungsten contains no radioactive substances, and can be used in plasma torches as the cathode for the DC arc. We evaluated the performance and erosion mechanisms by measuring the surface temperature of the electrode. We used a bandpass filter (BPF) optical system that transmits only specific wavelengths.
 プラズマトーチなどの陰極電極として使用されている、酸化トリウム入りタングステンの代替材として、開発された酸化ネオジウム入りタングステンについて、直流アーク用の陰極電極として使用し、代替材として性能評価及び、消耗のメカニズム解析を行った。アルゴン雰囲気下では、直流アーク用の陰極電極として酸化ネオジウム入りタングステンを使用した場合、従来材の酸化トリウム入りタングステンよりも低い消耗挙動を示した。バンドパスフィルタを用いた高速度カメラによる電極表面温度の測定により、消耗量が低くなる原因は、電極の表面温度の低下によるものと推測され、電極温度を低下させている要因は、酸化ネオジウムの融点が、酸化トリウムよりも低いためと考えられる。実験の結果より、酸化ネオジウム入りタングステンは、酸化トリウムタングステンの代替材となりうることが分かった。

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