等离子体电极用碳化铪粉末、其制造方法、碳化铪烧结体和等离子体电极技术

等离子体电极用碳化铪粉末由化学式HfC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体电极用碳化铪粉末、其制造方法、碳化铪烧结体和等离子体电极


[0001]本专利技术涉及例如作为被用于等离子体炬的等离子体电极的原料使用、抑制了作为杂质的碳颗粒的混入的等离子体电极用碳化铪粉末、其制造方法、碳化铪烧结体和等离子体电极。

技术介绍

[0002]通常，作为碳化铪之类的化合物的粉末的制造方法，已知有碳热还原法。碳热还原法中，将金属氧化物粉末和炭黑在惰性气体气氛下加热至高温，进行还原反应。
[0003]例如，专利文献1中示出了使用碳热还原法的氮化铝粉末的制造方法。该制造方法中，将氧化铝粉末与炭黑混合，在高于1600℃的温度下进行还原反应。利用碳热还原法能够以简单的制造工艺制造出纯度高、粒径小、性能稳定的氮化铝粉末。在基于这样的碳热还原法来制造碳化铪粉末的情况下，将氧化铪(HfO2)与炭黑(C)的混合粉在氩气氛下加热至约2000℃的高温。并且通过加热而发生还原反应，由此生成碳化铪(HfC)的粉末。该制造方法中，在2000℃这样的高温下进行还原反应，因此在热处理时使用碳制的坩埚，并且将坩埚的周围用作为隔热材料的碳粉末覆盖。因此，在从坩埚中回收所制造的碳化铪粉末时，在碳化铪粉末中容易混有几微米～几十微米的碳颗粒。因此，混入至碳化铪粉末中的碳颗粒成为杂质，碳化铪粉末的品质降低。其结果，由碳化铪粉末的烧结体构成的等离子体电极的品质降低，等离子体电极的寿命缩短。现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本特开2016
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164112号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的课题
[0005]本专利技术的目的在于提供可抑制作为杂质的碳颗粒的混入、提高碳化铪粉末的品质的等离子体电极用碳化铪粉末、其制造方法、碳化铪烧结体和等离子体电极。用于解决课题的手段
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的等离子体电极用碳化铪粉末由化学式HfC
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(其中x＝0.5～1.0)所表示。另外，在碳化铪粉末中作为杂质包含的碳颗粒的含量为0.03质量％以下。
附图说明
[0007]图1是示意性示出碳化铪粉末的第1制造方法中使用的制造装置的截面图。图2是示意性示出碳化铪粉末的第2制造方法中的第1加热处理中使用的制造装置的截面图。
图3是示意性示出碳化铪粉末的第2制造方法中的第2加热处理中使用的制造装置的截面图。图4(a)是示出用于磨碎处理的行星式球磨机的示意性俯视图，图4(b)是示出在内部收纳有球和原料的罐的横截面图，图4(c)是示出在内部收纳有球和原料的罐的纵截面图。图5(a)是示出脉冲通电加压烧结装置中使用的烧结用模具的示意性立体图，图5(b)是示出脉冲通电加压烧结装置的说明图。图6(a)是示出等离子体切断装置(等离子体切割炬)的示意性截面图，图6(b)是示出等离子体电极的截面图。图7(a)是示出在未进行实施例1的磨碎处理的情况下的燃弧时间(min)与电极消耗深度(mm)的关系的图，图7(b)是示出在实施了实施例1的磨碎处理的情况下的燃弧时间(min)与电极消耗深度(mm)的关系的图。图8(a)是示出在未实施实施例1的磨碎处理的情况下的燃弧时间(min)与电极消耗质量(mg)的关系的图，图8(b)是示出在实施了实施例1的磨碎处理的情况下的燃弧时间(min)与电极消耗质量(mg)的关系的曲线图。图9(a)是示出比较例1中的燃弧时间(min)与电极消耗深度(mm)的关系的图，图9(b)是示出比较例1中的燃弧时间(min)与电极消耗质量(mg)的关系的图。图10(a)是示出比较例2中的燃弧时间(min)与电极消耗深度(mm)的关系的图，图10(b)是示出比较例2中的燃弧时间(min)与电极消耗质量(mg)的关系的图。
具体实施方式
[0008]以下基于附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。本实施方式的碳化铪粉末被用作等离子体电极的电极头的材料。碳化铪粉末以化学式HfC
x
(其中x＝0.5～1.0)来表示。在碳化铪粉末中作为杂质包含的碳颗粒(游离碳)的含量为0.03质量％以下。碳化铪通过基于下述反应式(1)将氧化铪(HfO2)利用碳(C)还原而得到。碳混配量(原子量)为3以上时，碳颗粒的残存量增多。另一方面，碳混合量(原子量)小于2时，残留有未还原的氧化铪。因此，碳相对于氧化铪的分子量(原子量)之比优选为2～3。
[0009]HfO2+3C
→
HfC+2CO
↑
···
(1)利用由碳化铪粉末烧结而成的烧结体制造等离子体电极的电极头。碳化铪粉末优选杂质少、纯度高。但是，在制造工序中，在碳化铪粉末中混入作为杂质的粒径5～50μm左右的碳颗粒。其结果，在碳化铪粉末中作为杂质包含的碳颗粒的含量为0.03质量％以下。碳颗粒的含量若高于0.03质量％，则碳化铪粉末的烧结体、由该烧结体得到的等离子体电极的品质产生偏差。另外，等离子体电极的耐久性降低，等离子体电极的寿命缩短。
[0010]碳化铪粉末的平均粒径优选为0.5～2μm、更优选为0.5～1μm。平均粒径小于0.5μm的情况下，难以制备这样微细的碳化铪粉末。因此，制造工序变得复杂、制造时间变长。另一方面，平均粒径大于2μm的情况下，碳化铪粉末的颗粒的偏差增大，并且存在过大的颗粒。因此，难以得到均质的烧结体。
[0011]接着对作为等离子体电极用碳化铪粉末的制造方法的第1制造方法和第2制造方法进行说明。
首先对第1制造方法进行说明。
[0012]如图1所示，在高频感应加热炉11内配置有碳制的第1坩埚12。在第1坩埚12与高频感应加热炉11的内面之间按照覆盖第1坩埚12的方式填充有作为隔热材料的碳(C)粉末13。在第1坩埚12的上壁连接有导入作为惰性气体的氩气的供给管14、以及排出第1坩埚12内生成的一氧化碳(CO)等气体的排出管15。
[0013]在第1坩埚12内配置有碳化硅(SiC)制的第2坩埚17，其收纳由作为原料的氧化铪(HfO2)与碳(C)的混合粉构成的粒料16。在第2坩埚17的侧壁开有用于进行氩气的导入和一氧化碳等气体的排出的多个通气孔18。
[0014]在碳化铪粉末的第1制造方法中，将粒料16收纳在第2坩埚17内之后，将第2坩埚17配置在第1坩埚12内。接着将氩气从供给管14供给至第1坩埚12内时，使氩气充满第1坩埚12内。氩气从通气孔18进入第2坩埚17内时，第2坩埚17内也被氩气充满。
[0015]在该状态下，使高频感应加热炉11运转，将高频感应加热炉11内加热至1800～2000℃。由此，在第2坩埚17内按照反应式(1)进行氧化铪的还原
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碳化反应，生成碳化铪粉末。
[0016]此时，副生成的一氧化碳(CO)气体等气体从第2坩埚17的通气孔18经第1坩埚12内由排出管15排出到外部。反应结束后，将第2坩埚17从第1坩埚12内取出，之后从第2坩埚17内回收碳化铪粉末。
[0017]接着，通过对所得到的碳化铪粉末实施磨碎处理(粉碎处理)而对碳化铪粉末的粒度进行调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种等离子体电极用碳化铪粉末，其中，所述碳化铪粉末由化学式HfC
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表示且其中x＝0.5～1.0；在所述碳化铪粉末中作为杂质包含的碳颗粒的含量为0.03质量％以下。2.如权利要求1所述的等离子体电极用碳化铪粉末，其中，所述碳化铪粉末的平均粒径为0.5μm～2μm。3.一种等离子体电极用碳化铪粉末的制造方法，其是权利要求1或2所述的等离子体电极用碳化铪粉末的制造方法，其具备：将氧化铪与碳的混合粉收纳在碳化硅制的坩埚内；以及在将所述碳化硅制的坩埚配置在碳制的坩埚内的状态下，在1800～2000℃进行加热，由此生成碳化铪粉末。4.一种等离子体电极用碳化铪粉末的制造方法，其是权利要求1或2所述的等离子体电极用碳化铪粉末的制造方法，其具备：将氧化铪与碳的混合粉收纳在碳制的坩埚内；将所述碳制的坩埚配置在高频感应加热炉内；将碳粉末按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊原大辅，佐野义美，吉本博文，清水秀昭，桥本英明，竹内章浩，东本清文，
申请(专利权)人：日酸TANAKA株式会社，
类型：发明
国别省市：