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

Изобретение относится к области из- готовления неразрзоыающихся катодов, праднааначеннык для элактродуговык про цессов в активных средак. Активными являются газообразные среды, компоненты которых могут вступать в химическое взаимодействие с материалами катода. Изобретение может быть применено для плазменной обработки электропровод ных материалов, преимущественно в про цессах с повторно-кратковременным режимом работы, а также в устройствах для нагрева газа и источниках света. Известен катод из гафния, имеющий относительно высокие рабочие характерис тики, т. е, большой срок службы, высокое значение допустимых токов и повышенную стойкость к тепловому удару. Однако преимущества гафниевого катода можно использовать при токе дуги не более 400 А, особенно при повторнократковременном рожиме работы. При токах же свыше 400 А и повторно-крат- ковременном режиме работы износ гафниевого катода становится недопустиь1ым. Пель изобретен Ш - создать катод для эпектродуговых процессов в активных гааах, состоящий из сплава или смеси на основе гафния с легир тощими добавками, который сйладал бы меньшим износом по сравнению с известными катодами при токах свыше 40О А, преимущественно в повторно-кратковременном режиме. Предлагается в состав катода вводить компоненты, содержащие в качестве легирующих добавок переходные металлы IV А, V А, VIA готи А группы таблицы Менделеева в следующих весовых соотношениях, %t Ниобий Тантал Молибден 0.3-2,5 Вольфрам 0,5-15 0,5-20 Остальное 3-3 Использование гафния в качестве основы связано с тем, что он обладает высокой температурой плавлен Ш, низкой работой выкода термоэлектронной эмиссии и способностью при работе в качест- ве катода в активной атмосфере образовУвать на рабочей поверхнсжти пленку, ийеюшую значительно более низкую проницаемость для активных компонентов атмосферы. При использовании кислородсодержащих азотсодержащиг. смесей или воздуха на рабочей поверкнсгсти катода образуется плотная пленкВя ссжтоящая иэ окислов и нитридов гафния, Согласно изобретению, катод изготов лаетсяиз сплава на основе гафния с до- бавками торин нисйия, тактапа, молибде н( вольфрама, рения, ; Указанные легирующие добавки умень iiiaroT скорость диффузии металла основы через пленку, а также механические напрйжения на поверхности раздела основы и пленки, спосс ствуя большем - сцеплению между ними. Добавки могут вводиться как по отйеп1знсх:тн, так и в сочетании. Вводить добавки можно путем получения ограниченных твердых pacTBCCOBj что относитс к торию, мопибденуа вольфраму, рению, и до получения, заданных свойств при мета пах, образующих с гафнием непрерывные твердые растворы, что относится к нио-б5по И танталу, : Эти добавки в сплавах на основе гаф ния берут в количествах, обеспеч иваю™ щшг. образование на рабочей поверхности катода пленки, содержащей, по крайней мере, один из комаонентов сгшаввс того, плейка должна содержать хотя бы один из компонентов плазмообразу о шей среды. Помимо данных легирующих добавок в ссзстав сплава, с целью его стабилизации, вводиться незначительные ко личбства лантана,.лантанидов иттрия Ш1И их окислов. Испытания катодов, изготовленных из плавов на основе иодидного гафния мари ГФР1-1 с добавками тантала, мапибде- Has рения показали, что время функционирования катода в -повторно-кратковременном режиме работ увеличилось по сравнению с катодами из циркония с добавками в 6-10 раз, а по сравнению с катодами из чистого иодидного - на 5 О 70%, Формула изобретения 1,Катод для Электродуговых процессов в активных средах, выполненный из гафния, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости катода при работе Б повторно-кратковременных режимах, в его состав введены компоненты, содержащие переходные металлы V АЭ VA, V А или ЧИА группы таблицы Д. И, Менделеева, 2,Катод поп, 1, отличающийся TeMj что в его состав введен торий в количестве 0,1-3%, гафний - остальное 3,Катод по По 1, отличающийся тем, что в его состав введен в количестве , гафний остальново4„ Катод по п, Ij о т л и- ч а ю ш и и с я тем, что в его состав введен тантал в количестве 1.3%, гафний остальное, 5.Катод поп«1, отличающийся тем, что Б его состав введен молибден в количестве 0,3-2,5%, гафний - остальное 6.Катод по п. 1, отличающийся тем, что в его состав введен вольфрам в количестве 0,5-15%, гафний - остальное. 7.Катод по п. 1, отличающийся тем, что в его ссютав введен рений в количестве 0,5-20%, гафний - остальное.