[发明专利]用于等离子体枪的电极

说明书

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。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C. § 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。

关于被赞助研究和开发的声明

不适用。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。