Катод для электродуговых процессов в активных средах Советский патент 1980 года по МПК B23K9/16 B23K35/22 

Изобретение относится к области изготовления неплав5пцихся катодов для эпектродуговых процессов в активных ср дах (активными являются газообразные среды, компоненты которых могут вступать в химическое взаимодействие с материалами катЬда) и может быть примен но для плазменной обработки материалов, в частности, для резки металлов и неметаллов, сварки, плавки и поверхностного оплавления. Применение изобретения возможно для нагрева активных к обрабатьюаемым изделиям газов и их смесей, а также для поверхностной химико-термической обработки материала, например азотирова ния, цементации и подобных процессов. Кроме того, изобретение может быть использовано в электродуговых источниках света./ Известно устройство для плазменной обработки в активных газах, преимуществ венно для плазменной резки металлов, в катод выполнен из гафния. Это позволило, увеличить срок службы катода в подобных устройствах до 1О ч и выше. Но при увеличении плотности то.са, например при увеличении диаметра стабилизирующего сопла или при значительном уменьшении расхода плазмообразующего таза, скорость сгорания катода нелинейно увеличивается и становится недопустимо большой. С целью создания катода для электродут овых процессов в активных средах, который обладал бы меньшим износом по сравнению с известными катодами при увеличении плотности тока или расхода плазмообразующего газа предлагается добавлять в состав катода компоненты, содер}кащие лантан или редкоземельные металлы. При этом компоненты берут.в следующих весовых соотношениях, %: Лантан 0,2-3, Остальное гафний Редкоземельные металлы 0,5-.10, Остальное гафний Sf4i/ - v|--« / икись ОД-З Остапьное гафний пантана Окиспы редкоземельных ме: талпов О, l-S, Остальное гафний ; Использование гафния в качестве осн вь связано с тем, что данный металл обладает высокой температурой плавлени малой работой выхода термоэлектронной эциссии и способностью приработе Б активной атмосфере образовывать на рабёчей поверхности катода пленку, обладййпхую значительно более низкой прони11фемостью для активных компонентов а )гмосферы. При использовании кислородсодержащих, азо1х;одержащих смесей или врздуха на рабочей поверхности катода фразуется плотная ппенка, состоящая из окиспоБ и нитридов гафния, катодные сзвойства которых превышают свойства соединений цирконт-ш, Данный легирующие добавки повышаю плотность тока термоэлектронной эмиссии стшава влисмеси и способствуют рафиииро ваяиго сплава, т. е. очищают от вредных :npJtMecett границу зерен, что задерживает граничную диффузию компонентов среды. Благодаря высокой химической активности продукты взаимодействия добавок о активными компонентами ере- ; ды входят в состав пленки, .B.s. :В ней силы межатомных связей (еэ хи мическуго и механическую прочность). Указанные добавки можно вводить как по отдельности, так и в раашетных сочетаниях. Введение их производится путем Еопучения огранич.еняых твердых растворов или химических со8дт1ений, а такасэ мвхан1иес1сих смесей или кных композиций методами пороги ковой металпургкй. Эти добавки Б сплавах или смесшс на основе гафшш берутся в количествах обеспечивающих обраэовакие на рабочей поверхности катода пленки, содержащей, по крайней мере, один из компонентов сплава или смеси. Кроме того, пленка должна содержать хотя бы один из комюнентов плаамообразующей среды. Испытания катодов, изготовленных из сплавов на основе иодидного гафния марки с лантаном, а также гаф- НИН марки с РЗМ, где РЗМ состоит из 6О% церия, 38% лантана, 2% остальных, от празеодима до лютеция, показали, что время работы нового като-, да возросло по сравнению со временем работы известных в несколько раз при одновременном увеличении рабочргх токов. Формула изобретения 1.Катод для электродуговых прояес- сов в активных средах, выполненный из гафния, отлич ающийся тем, что, с целью повышения срока службы катода, в его состав введены компоненты, содержащие лантан или редкоземельные металлы. 2.Катод по п, 1, отличающ и и с я тем, что в его состав введен пантан в количестве О,2-.3%, гафний остальное. 3.Катод по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в его состав введв ны редкоземельные металлы в количестве О; 5-10%, гафний остальное. 4, Катод поп„1, отличающийся тем, что в его состав введена окись лантана в количестве О,1-3%, гафний - остальное. 5о Катод п 1, отличающийся тем, что в его состав введены окислы одного из редкоземельных ме™ таяпов в количестве 0,1-3%, гафний остальное.