用于等离子体枪的电极制造技术

一种用于等离子体枪的阴极包括具有第一端和第二端的主体，其中第一端具有突起部。一种使用阴极的方法，包括将阴极安装在等离子体枪内部以及经由突起部生成电弧放电。枪内部以及经由突起部生成电弧放电。枪内部以及经由突起部生成电弧放电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子体枪的电极
[0001]相关申请的交叉引用本申请根据35 U.S.C.
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119(e)要求于2018年11月30日提交的美国临时专利申请No. 62/773,776的优先权。该专利申请的公开内容以其整体通过引用明确地并入本文中。
[0002]关于被赞助研究和开发的声明不适用。


[0003]涉及喷涂小零件或不能经受高热量输入的零件的等离子体喷涂应用会对大部分等离子体枪造成问题。喷涂小零件导致低目标效率（TE），因为大部分喷涂材料或喷涂粉末未命中小的作为目标的零件。这些小零件通常对热量输入敏感并且能够被加热和/或加速待沉积的材料或粉末所需的总功率量损坏。

技术介绍

[0004]使用较小的功率水平和/或较小的枪的通常导致对材料或粉末的不良处理以及更低的沉积效率（DE），因为用于处理材料或粉末的能量密度被减小或降低。另外，使用小的等离子体喷嘴孔创建小的等离子体羽也导致对于材料或粉末的适当处理和沉积而言太高的羽流（plume）速度。
[0005]图1
‑
9示出了现有技术等离子体枪100（出于说明的目的，仅示出枪的某些主要部分）的一个非限制性示例，其具有可互换和可更换的阴极110。如能够容易地看到的那样，阴极110经由接口机械地且电气地连接到等离子体枪100的主要部分150。密封件160与此接口被轴向地隔开。
[0006]如在图5中能够看到的那样，阴极110具有安装部分120和尖端130，在等离子体喷涂期间，等离子体弧从该尖端130的前端132以连续的方式放电。尖端130具有后方部分131，该后面部分131被固定至安装部分120的接收区124并延伸到安装部分120的接收区124中。安装部分120包括主要内部空间121，其被定尺寸和配置成在其中接收冷却流体并且在其中容纳冷却管140的前方部分。冷却流体经由等离子体枪100的主要冷却通道170通过管140。安装部分120还包括外螺纹122，该外螺纹122穿入部件150的可比较的内螺纹151并且用于将阴极110在轴向上机械地固定并电气地连接到等离子体枪100的主要内部部件150。为了在阴极110与部件150之间提供密封，除了别的以外，以防止（通常被加压的）冷却流体从空间121逸出，密封件或O形环160处于除了在阴极110的接口耦合表面123和内部部件150的接口耦合表面152之间形成的环形连接接口之外的区域的位置处。O形环160与接口123/152隔开并且布置于大致周向的槽125中。槽125能够作为外周向槽被布置在阴极110上。由于所示出的配置，在部件110与150之间提供标准接口。
[0007]现在参考图6
‑
9，能够看到现有技术的阴极110具有大致圆柱形的安装部分120以及大致圆柱形的尖端130，在等离子体喷涂期间，等离子体弧从该尖端130的前端132以连续
的方式放电。安装部分120包括大致圆柱形的主要内部空间121，其被定尺寸和配置成在其中接收冷却流体以及在其中容纳冷却管140的前方部分（参见图5）。安装部分120还包括外螺纹122，该外螺纹122布置于邻近尖端130布置的六边形部分以及部分120的后面端上。六边形部分被定尺寸和配置成使得操作员能够使用诸如扳手或套筒扳手之类的合适工具移除阴极110，并且，以此方式，在阴极110移除期间从内部部件150的内螺纹151旋出（unthread）外螺纹122。相同的六边形部分允许操作员使用诸如扳手或套筒扳手之类的合适工具安装阴极110，并且，以此方式，在阴极110安装期间将外螺纹122穿入内部部件150的内螺纹中。槽125能够作为外部周向槽被布置在阴极110上并且此槽125与阴极110的接口耦合表面123轴向地隔开。
[0008]用于热喷涂的等离子体枪具有圆形、扁平或倾斜形状的阴极（参见图17
‑
19），其被设计成产生宽的热离子发射区以允许等离子体枪以物理上尽可能多的功率操作而不会严重损坏或熔化阴极。
[0009]还知道诸如C+等离子体模型3A之类的等离子体枪，并且此模型利用具有生成相对窄的发射区的钨尖端的铜阴极。然而，此枪通常以诸如高达120 kW之类的高得多的功率水平操作并且使用所期望的显著较大的发射区（例如，直径4 mm且2 mm长）。
[0010]在本领域中需要的是一种产生具有足够能量密度但处于较低总功率水平的等离子体羽而不会不利地影响所得到的粒子/材料/粉末温度或速度的方式。

技术实现思路

[0011]本专利技术的非限制性实施例包括用于等离子体枪的电极，其包括具有第一端和第二端的主体，其中第一端具有突起部。突起部可以是突出部或延伸部并且可以具有减小的直径或减小的横截面的尖端或部分，其被布置以形成电极的最前方部分。减小的直径部分的直径通常小于3或4 mm并且在长度或突出部方面短于2 mm以便形成在直径方面显著小于4 mm的发射区。
[0012]本专利技术的非限制性实施例包括用于等离子体枪的阴极，其包括具有第一端和第二端的细长体，其中第一端具有突起部。
[0013]在实施例中，第一端由第一材料制成并且第二端由第二材料制成。
[0014]在实施例中，第一和第二端由不同材料制成。
[0015]在实施例中，突起部从平坦表面突出。
[0016]在实施例中，突起部从圆锥形表面突出。
[0017]在实施例中，突起部从圆顶形表面突出。
[0018]在实施例中，突起部在直径方面在约0.5 mm与约2.0 mm之间并且从表面突出至少0.5 mm和/或不多于突起部的直径的2或3倍。
[0019]在实施例中，第一材料是钨或掺杂钨中的至少一个。
[0020]在实施例中，阴极的第一端是发射端。
[0021]在实施例中，第二材料是铜。
[0022]在实施例中，阴极是水冷的。
[0023]在实施例中，突起部与细长体的中心动作同轴对准。
[0024]本专利技术的非限制性实施例包括一种使用以上描述的阴极或电极的方法，其包括将
阴极安装在等离子体枪内部并且经由突起部生成电弧放电。
[0025]在实施例中，突起部限制发射区的尺寸。
[0026]在实施例中，突起部增加发射区中的电流密度。
[0027]本专利技术的非限制性实施例包括一种供在等离子体枪中使用的电极，其包括具有第一端和第二端的主体，其中第一端具有电弧放电突起部。
[0028]本专利技术的非限制性实施例包括一种用于等离子体枪的阴极，其包括具有第一端和第二端的主体或细长体以及从第一端的端表面突出的突起部。
[0029]在实施例中，突起部具有在约0.5 mm和约2 mm之间的基部直径并且从端表面突出至少约0.5 mm和/或不多于突起部的直径的2或3倍。
[0030]在实施例中，第一和第二端由不同材料制成。
[0031]在实施例中，突起部从平坦端表面突出。
[0032]在实施例中，突起部从圆锥形端表面突出。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于等离子体枪的阴极，包括：主体，其具有第一端和第二端；以及突起部，其从所述第一端延伸，其中所述突起部具有小于约4 mm的发射区直径。2.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部是减小的直径或减小的横截面突出部中的一个、是所述主体的最前方部分并且具有小于约2 mm的轴向长度。3.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部具有比所述主体的任何其他部分小的直径或比所述主体的任何其他部分小的横截面中的至少一个。4.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一端是第一材料并且所述第二端是第二材料。5.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一和第二端是不同的材料。6.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部从所述第一端的平坦表面突出。7.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部从所述第一端的圆锥形表面突出。8.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部从所述第一端的圆顶形表面突出。9.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部在直径方面在约0.5 mm和约2.0 mm之间并且从所述第一端的周围表面突出至少约0.5 mm并小于约2 mm。10.根据权利要求2所述的阴极，其中所述第一材料是钨或掺杂钨。11.根据权利要求1所述的阴极，其中所述阴极的所述第一端是发射端。12.根据权利要求4所述的阴极，其中所述第二材料是铜。13.根据权利要求1所述的阴极，其中所述阴极是水冷的。14.根据权利要求1所述的阴极，其中所述突起部与所述主体的中心轴同轴对准。15.一种使用根据权利要求1所述的阴极的方法，包括：将所述阴极安装在等离子体枪内部；以及经由所述突起部生成电弧放电。16.一种使用根据权利要求1所述的阴极的方法，其中所述突起部限制发射区或喷涂区域的尺寸。17.一种使用根据权利要求1所述的阴极的方法，其中所述突起部增加发射区中的电流密度。18.一种供在等离子体枪中使用的电极，包括：钨体，其具有第一端和第二端，其中所述第一端具有在中心定位的电弧放电延伸部，所述电弧放电延伸部具有减小的直径或横截面。19.一种供在等离子体枪中使用的电极，包括：钨体，其具有第一端和第二端，其中所述第一端具有电弧放电延伸部，所述电弧放电延伸部具有减小的直径或横截面并形成主体的最前方部分。20.一种用于等离子体枪的阴极，包括：钨体，其具有第一端和第二端；以及减小的直径的钨部分，其从所述第一端的端表面突出或延伸。21.根据权利要求20所述的阴极，其中所述突起部具有在约0.5 mm和约2 mm之间的基部直径并且从所述端表面突出：
至少约0.5 mm；以及不多于所述突起部的直径的2或3倍。22.根据权利要求20所述的阴极，其中所述第一和第二端布置在单件式一体形成的构件上。23.根据权利要求20所述的阴极，其中减小的直径部分从所述第一端的平坦端表面突出。24.根据权利要求20所述的阴极，其中减小的直径部分从所述第一端的圆锥形端表面突出。25.根据权利要求20所述的阴极，其中减小的直径部分从所述第一端的圆顶形端表面突出。26.一种供在等离子体枪中使用的电极，包括：钨主体，其具有发射端和安装端，其中所述发射端具有形成所述主体的最前方部分的电弧放电延伸部，所述电弧放电延伸部具有减小的直径或横截面。27.一种用于等离子体枪的阴极，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：欧瑞康美科美国公司，
类型：发明
国别省市：