[發(fā)明專(zhuān)利]一種等離子體火炬空心陰極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910094234.X
• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109530704B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊新;張浩;鄭宇;周威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢天和技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22F7/08
• 分類(lèi)號(hào): B22F7/08;B22F5/10;C22C9/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市標(biāo)致專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 43218
• 代理人: 徐邵華

本發(fā)明公開(kāi)了一種等離子體火炬空心陰極的制備方法，包括以下步驟：1）將棒料加工成陰極模具和芯棒，陰極模具上設(shè)有填充區(qū)和與填充區(qū)貫通的進(jìn)料槽；2）將芯棒插于陰極模具內(nèi)；3）通過(guò)進(jìn)料槽向填充區(qū)中填充銅和銀的合金粉末或顆粒，即得充填有合金粉末或顆粒的陰極粗胚；4）將制備的陰極粗胚豎直放置于真空氣氛爐中，抽真空后升溫至800℃?950℃，保溫5min?60min，冷卻后機(jī)加工為等離子體火炬空心陰極。該方法的制備工藝簡(jiǎn)單、加工成本低、適于工業(yè)化生產(chǎn)，采用該方法制備的空心電極具有較好的導(dǎo)電性能，減少了空心陰極的燒蝕面積，降低了空心陰極的燒蝕程度，延長(zhǎng)了空心陰極的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種等離子體火炬空心陰極的制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，等離子體技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于等離子點(diǎn)火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等領(lǐng)域。

陰極是發(fā)射電子的部件，在150KW以上大功率等離子火炬中常采用空心陰極，該空心陰極為空心圓柱形結(jié)構(gòu)，其材料多為碳棒和純銅，雖然碳棒有熔點(diǎn)高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好的優(yōu)點(diǎn)，但是它在高溫下容易氧化，同樣，金屬銅導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)異，但其熔點(diǎn)低且成本高，氧化后導(dǎo)電率下降，燒蝕速度增加，且難以承載陰極的高溫環(huán)境；由于承受電流的沖擊和數(shù)萬(wàn)度的高溫?zé)疲偌由隙叩碾娮右莩龉Χ驾^大，陰極的內(nèi)部很容易被燒蝕而致?lián)p壞，不僅使陰極壽命降低，而且增加使用和加工成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)且成本低的等離子體火炬空心陰極的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種等離子體火炬空心陰極的制備方法，包括以下步驟：1）將棒料加工成陰極模具和芯棒，陰極模具上設(shè)有填充區(qū)和與填充區(qū)貫通的進(jìn)料槽；2）將芯棒插于陰極模具內(nèi)；3）通過(guò)進(jìn)料槽向填充區(qū)中填充銅和銀的合金粉末或顆粒，即得充填有合金粉末或顆粒的陰極粗胚；4）將制備的陰極粗胚豎直放置于真空氣氛爐中，抽真空后升溫至800℃-950℃，保溫5min-60min，冷卻后機(jī)加工為等離子體火炬空心陰極。

進(jìn)一步，所述步驟3）中銅的含量為18%-38%，銀的含量為62%-82%。

進(jìn)一步，所述棒料為無(wú)氧銅TU1或TU2棒料。

無(wú)氧銅TU1或TU2具有導(dǎo)電率高，加工性能和焊接性能、耐蝕性能好的特性，采用該材料的料棒加工成的陰極模具在高溫下不易氧化腐蝕，具有較好的導(dǎo)電性能。

進(jìn)一步，所述芯棒與陰極模具之間的間隙小于1mm。

間隙是指芯棒外徑與陰極模具內(nèi)徑之間差值的二分之一。設(shè)置有間隙可便于芯棒插入陰極模具內(nèi)，且便于合金粉末或顆粒熔融后將芯棒的外壁與陰極模具的內(nèi)壁焊接于一體。當(dāng)間隙大于1mm時(shí)，其間隙充填的熔融后的合金粉末或顆粒較多，使加工成本增大。

進(jìn)一步，所述填充區(qū)的內(nèi)徑比陰極模具的內(nèi)徑大2mm以上。

當(dāng)填充區(qū)的內(nèi)徑與陰極模具的內(nèi)徑的差值小于2mm時(shí)，填充區(qū)中填充的陰極材料（即銅和銀的合金粉末或顆粒）較少，采用本發(fā)明制備的空心陰極的燒灼區(qū)中陰極材料的厚度小于2mm，導(dǎo)致空心陰極的使用壽命下降。

優(yōu)選地，所述填充區(qū)的內(nèi)徑比陰極模具的內(nèi)徑大2mm-9mm。

進(jìn)一步，所述芯棒的右端面伸出陰極模具，且其與陰極模具的右端面之間的距離大于3mm。便于將合金粉末或顆粒從進(jìn)料槽灌入填充區(qū)，減少合金粉末或顆粒在灌入填充區(qū)時(shí)的損失，降低成本。

進(jìn)一步，所述步驟4）中真空氣氛爐抽真空后的真空度為10^-5Pa-10Pa，在真空狀態(tài)下加熱可防止合金粉末或顆粒的氧化，降低制備的空心陰極的使用壽命。