SU353496A1 - Cathode for electric arc processes in active media - Google Patents

Abstract

1297970 Hafnium base alloy cathode for plasma arc burner D G BYKHOVSKY and A Y MEDVEDEV 15 Dec 1969 [8 Jan 1969] 60965/69 Heading C7A [Also in Division H5] The cathode of an electric arc plasma burner for use in reactive environments (e.g. O 2 and/or N 2 ), as for cutting metals and metalloids, for welding, for melting, for surface fusion, for heating the reactive gases or for chemical and thermal treatment of surfaces (e.g. cementation or nitriding), is made of an alloy consisting of 70-99À95%Hf with an addition of one or more of Ba, BaO, La, Li, Mg, Mo, Nb, Re, Th and W. The cathodes may be made by powder metallurgy.

Description

Изобретение относитс  к области изготовлени  неплав щнхс  катодов, предназначенных дл  дуговых процессов 0 активных средах, преимущественно дл  применени  в малогабаритных устройствах . К таккм устройствам относ тс , электродуговые источники света с повышенным световым потоком.The invention relates to the manufacture of non-melting cathodes for arc processes and active media, mainly for use in small-sized devices. Such devices include electric arc light sources with increased luminous flux.

Изобретение может быть применено дл  плазменной обработки материалов, в частности дл  ручной и механизированной сварки, резки н плавки электропроводных материалов.The invention can be applied for plasma processing of materials, in particular for manual and mechanized welding, cutting and melting electrically conductive materials.

Известен катод из гафни , примен емый в устройствах дл  плазменной обработки материалов в активных средах, преимущественно дл  резки металлов. Это позволило значительно увеличить срок службы и допустимый ток катода, но при малых габаритах последнего ох- ла одение его становитс  недостаточно кг интенсивным и преимущества катода вз гафни  в значительной мере тер ютс .A known hafnium cathode used in devices for plasma processing of materials in active media, mainly for cutting metals. This made it possible to significantly increase the service life and the permissible current of the cathode, but with the small dimensions of the latter the cooling of the cathode becomes insufficiently intensive and the advantages of cathode taking hafnium are largely lost.

при токах свыше 25О А такой катод изнашиваетс  значительно быстрее.at currents above 25OA, such a cathode wears out much faster.

Цель изобретени  - создание катода д   электродуговых процессов в активны средах, преимущественно дл  малогабаритных устройств, который обладал бы меньшим износом при токах свыше 25О А.The purpose of the invention is to create a cathode for electric arc processes in active media, mainly for small-sized devices, which would have less wear at currents above 25 O. A.

Это осуществл етс  вводом в состав This is done by incorporating

0 катода легирующих добавок, содержащих щелочные или щелочноэемельные земельные металлы, либр их окислы. Компсженх ты берут в следующих весовых соотноше ни х, %:0 cathode alloying additives containing alkaline or alkaline earth metals, libre their oxides. Komplekshah you take in the following weight ratios x,%:

5five

0,05 - 0,5 литн , остальное - гафний; О,1 - 1 магни , остальное - гаф0.05 - 0.5 liter, the rest - hafnium; Oh, 1 - 1 magni, the rest - haf

НИИ; 0,05 - О,5 бари , остальное - гафSRI; 0.05 - 0, 5 bari, the rest - gaf

НИИ;SRI;

Claims (1)

0,5-3 одного из оксилов вышеперечисленных элементов остальное - гафний. 335 Использование гафни  в качестве св зано с тем, что данный металл имеет высокую темнературу платзлени , низкую работу выхода термоэлектронной эмиссии и способен при работе в актиВ ной. атмосфере образовывать на эмитирз о щей гаоверхности катода пленку с высоки ми ;аа1дитными свойствами, т. е с низкой проницаемосгью дл  активных компо нейтов атмосферы. |Указанные легированные тобавки новы шафт плотность тока термоэлектронной эм 1ссии сплава или смеси, Нпагодар  ни кой работе выхода и высокому сродству к кислороду, легирующие добавки вход т в состав пленки, снижа  тем самым плотность теплового потока в катод. На в составе пленки легирующих бавок щелочных и щелочноземельных ме таллов или их окислов значительно уве лишвает иалучагельную способность ка Toiia что особенно важно при электродуговых источниках света. . : Добавки металлов должны вводитьс  в состав ctaasa в таких количествах.. чфибм температура кипени  -легирующих вдагшшюв была не ниже 22ОО С, т, е« на ниже температуры плавлени  гафни , Смеси на основе гафни , щелочных и щёлочноземельных металлов или их окис лов могут изготавливатьс  методами порошковой металлургии Вышеперечисленные добавки могут вводить в состав смеси как по отдель« нЬсти , так и в сочетании друг с цругом В сплавах или смес х на основе гафни  они берутсй в количествах, . обеспечиваю uinx образование на рабочей поверхносг и катода пленки, содержащей, по крайней мере, один из компонентов сплава или смеси. Кроме того, пленка должна содержать хот  бы один из компонентов плаз- мообразующей среды. Испытани  катодов, изготовленных из сплавов на основе иодидного гафни  мер-ки ГФИ.1 с 0,5% магни , а также гаф ни  марки ГФИ-1 с 0,1% кальци  пока зали, что тепловой поток в катод сни зилс  на 5 0%. Формула изобретени  1.Катоц дл  электродуговых процессов в активных средах, выполненный из гафни , о т д и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  стойкости катода при одновременном снижении работы выхода, в его состав введены компоненты , содержащие щелочные или щелочно земельные металлы 2,Кв.тои по п. Ij отличаю щ и и с   тем, что в его состав введен литий в качичестве ,5%, гафний - остальное. 3. Катод по п. отличаю щ и и с   тем, что в его состав введен магний в количестве 0,1.1%, гафний остальное 4. Катод по п, 1, отличаю - щ и и с   тем что в его состав введен Зарий в количестве ,5%, гафний «остальное . 5, Катод по п. 1, отличаю, щ а и с   Тем, что в его состав введен один из окислов щелочных или щелочноземельных металлов в количестве 0,5- 3%, ос1альнс5е гафний.0.5-3 one of the oxyls of the above elements, the rest is hafnium. 335 The use of hafnium as the reason for the fact that this metal has a high temperature of platinum, a low work function of thermionic emission and is capable, when operating in active metal. to form a film on the emitting air surface of the cathode with high aaddity properties, i.e., with low permeability for active components of the atmosphere. The indicated alloyed additions are the current density of the thermionic emulsion of the alloy or mixture, the low work function and high affinity for oxygen, the alloying additives are part of the film, thereby reducing the heat flux density into the cathode. On the composition of the film of dopants of alkali and alkaline earth metals or their oxides, significantly increases the toxicity of ka Toiia, which is especially important in electric arc light sources. . : Additives of metals should be introduced into ctaasa in such quantities .. The boiling temperature of the alloying liquid was not less than 22 ° C, that is, the temperature of the hafnium can be made below; powder metallurgy methods. The above additives can be added to the mixture either separately or in combination with each other. In alloys or mixtures based on hafnium, they are taken in quantities,. provide uinx formation on the working surface and the cathode of a film containing at least one of the components of the alloy or mixture. In addition, the film must contain at least one of the components of the plasma-forming medium. Testing of cathodes made of alloys based on iodide hafni measures GFI.1 with 0.5% magnesium, as well as grade GFI-1 with 0.1% calcium showed that the heat flux into the cathode decreased by 5 0 % 1. Catho for electric arc processes in active media made of hafnium, in order to increase the durability of the cathode while reducing the work function, components containing alkaline or alkaline earth metals 2, Kv.toi according to item Ij I differ u and with the fact that lithium was introduced into its composition as 5%, hafnium - the rest. 3. The cathode according to claim. I am u and with the fact that magnesium is added to its composition in the amount of 0.1.1%, the hafnium is the rest 4. The cathode according to claim 1, I distinguish it, and with the fact that Zarya is introduced into its composition quantity, 5%, hafnium “the rest. 5, The cathode according to claim 1, I distinguish between, and the fact that one of the oxides of alkali or alkaline-earth metals in the amount of 0.5-3%, the most hafnium, is introduced into its composition.