[發明專利]多元復合稀土電子發射材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410059760.X
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103769581A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 章德銘;崔云濤;張曙光;任先京;彭鷹;王蘆燕
• 申請（專利權）人: 北京礦冶研究總院;北礦新材科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/22;C22C27/04
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種多元復合稀土電子發射材料及其制備方法。

背景技術

等離子噴涂具有噴涂材料范圍廣、適應性強、涂層結合力強等優點，在耐磨、熱障、耐腐蝕、絕緣、抗輻射、催化等方面發揮著重要的作用。

等離子噴涂是在陰極和陽極（噴嘴）之間產生一直流電弧，電弧把導入的工作氣體加熱電離成高溫等離子體，并從噴嘴噴出，形成等離子焰，等離子焰的溫度很高，其中心溫度可達32000K，噴嘴出口的溫度可達16000～20000K。焰流速度在噴嘴出口處可達1000～2000m/s，等離子噴涂電流一般超過500A，高于氬弧焊常規使用電流150-250A。正因為這種高溫高速焰流、大電流的使用環境，使得現有鎢極壽命僅有40-50h。而且等離子鎢極的尺寸較大、形狀復雜，因此加工難度大，對材料的要求較高。

現階段，由于使用工況和材料尺寸要求嚴苛，國內外等離子噴槍鎢極的材料選用仍沿用鈰鎢或釷鎢，目前使用的等離子噴槍鎢極存在以下缺陷：（1）釷鎢含放射性元素，加工、使用過程中對環境和人體造成危害。（2）鈰鎢電極使用壽命偏低。

發明內容

本發明可以解決現有技術的不足，提供一種多元復合稀土電子發射材料及其制備方法，能制備一種無放射性污染、雜質含量和游離氧含量低，稀土成分分布均勻，適用于制備滿足等離子噴涂噴槍應用的電子逸出功低、燒損小的電極材料。

為解決上述技術問題，本發明提供一種多元復合稀土電子發射材料，該材料為在鎢金屬基體粉末中添加稀土氧化物制成的復合粉末材料。

本發明還提供一種多元復合稀土電子發射材料的制備方法，用于制備本發明的多元復合稀土電子發射材料，包括以下步驟：

以鎢金屬基體粉末、稀土氧化物和硝酸鹽為原料；

制備混合粉末：將所述鎢金屬基體粉放入摻雜鍋中，加入去離子水攪拌得到均勻的懸濁液；將稀土氧化物和硝酸鹽配置成稀土硝酸鹽復合溶液；將所述稀土硝酸鹽復合溶液加入到所述懸濁液中攪拌均勻，加熱干燥獲得混合粉末，混合粉末過80目篩；

制備復合粉末材料：將所述混合粉末進行兩步氫還原：一次還原：將所述混合粉末在氫氣還原爐中還原，用露點低于-30℃的純氫保護，還原溫度為550～700℃，還原時間為4～6小時；一次還原后粉末過80目篩，進行二次還原，二次還原采用露點低于-30℃的純氫保護，還原溫度為850～1000℃，還原時間為4～6小時，二次還原后粉末過200目篩，即得到復合粉末材料。

本發明的有益效果為：該多元復合稀土電子發射材料無放射性污染、雜質含量和游離氧含量低，稀土成分分布均勻，適用于制備滿足等離子噴涂噴槍的應用的電子逸出功低、燒損小的電極材料。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的多元復合稀土電子發射材料制備方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例提供的多元復合稀土電子發射材料的掃描電子顯微鏡照片；

圖3為本發明實施例提供的多元復合稀土電子發射材料的能譜圖。

具體實施方式

下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

本發明實施例提供一種多元復合稀土電子發射材料，該材料為在鎢金屬基體粉末中添加稀土氧化物制成的復合粉末材料。

上述多元復合稀土電子發射材料中，鎢金屬基體粉末為仲鎢酸銨APT粉末，平均粒度為20～50um。

上述多元復合稀土電子發射材料中，稀土氧化物占復合粉末材料總重量的百分比為0.5～4.0%，稀土氧化物為氧化鑭、氧化鈰和氧化鈧，其中每種稀土氧化物占復合粉末材料總重量的百分比為0.1～1.5%，只要保證各稀土氧化物的總用量占復合粉末材料總重量的0.5～4.0%即可。

本發明實施例的多元復合稀土電子發射材料，適用于制備等離子噴槍電極和氬弧焊電極的新型多元復合稀土電子發射材料的原料復合粉末，該復合粉末材料無放射性污染、雜質含量和游離氧含量低，稀土成分分布均勻，適用于制備滿足等離子噴涂噴槍的應用的電子逸出功低、燒損小的電極材料。