[發明專利]等離子炬陰極材料前驅粉體及其制備方法及等離子炬陰極

有效

• 申請號: 201911295245.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN112974834B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李俊輝;齊會龍;高志開;耿金峰;孟垂舟;聶革;陳培培
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: B22F9/30
• 分類號: B22F9/30;B22F9/20;H05H1/34
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄭久興

本發明公開了一種等離子炬陰極材料前驅粉體及其制備方法及等離子炬陰極，其中，等離子炬陰極材料前驅粉體制備方法，包括：液相摻雜步驟：以第一預設比例將稀土硝酸鹽和氯氧化鉿進行液相摻雜，得到含有REsupgt;+/supgt;、NOsubgt;3/subgt;supgt;?/supgt;、Hfsupgt;4+/supgt;和Clsupgt;?/supgt;的第一溶液；還原劑摻雜步驟：以第二預設比例將還原劑摻雜至所述第一溶液中，得到第二溶液；除水摻雜步驟：去除所述第二溶液中水分，得到第一粉體；還原步驟：在惰性氣氛保護下，加熱所述第一粉體，得到等離子炬陰極材料前驅粉體。該方法簡單、有效并且均勻地的將稀土氧化物摻雜至鉿的晶界和/或晶粒中，因為兩種材料摻雜得更加均勻，提高了通過使用這種前驅粉體制備等離子炬陰極的熱導性、電導性及強度，最終提升等離子體炬使用壽命。

技術領域

本發明涉及新材料制備及利用技術領域，尤其涉及一種等離子炬陰極材料前驅粉體及其制備方法及等離子炬陰極。

背景技術

等離子體是電弧與介質接觸而產生的一種高溫、離子化和傳導性的氣體狀態。由于電離氣體的導電性，使電弧能量迅速轉移并變成氣體的熱能，形成一種高溫氣體射流和高強度熱源。等離子體炬系統的先進性和高效性，使得這等離子體技術在以節能環保安全為目標的技術改造和發展綠色能源等方面具有巨大的推廣潛力。

現代等離子體炬裝置已在等離子體化工、等離子切割、等離子噴焊和危廢處理等領域中得到廣泛應用。對于現有等離子體炬而言，其使用壽命的長短主要受到內部所設置的電極的影響。隨著等離子體炬的發展，現在技術制備得到的耐高溫銅合金陽極壽命已基本能穩定達到上百小時，足以滿足使用壽命的要求。現存在的主要問題是：等離子炬用的陰極材料壽命相對較短，尤其是等離子水炬用陰極材料現有壽命只能達到20-40h左右，導致等離子炬在使用過程中需經常更換陰極頭，這嚴重影響其使用效果，在某些特定環境中使用時極不方便。為延長等離子體炬整體使用壽命及更輕松的維護設備，因此尋求新的工藝制備長壽命等離子體炬用陰極材料是十分必要的。

現制備等離子炬陰極材料的常規手段是粉末冶金法，制取粉體是其第一步，粉體質量的優劣直接影響后續制備工藝及材料最終性能。因此，制備得到高性能等離子體炬陰極材料用的前驅粉體至關重要。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種等離子炬陰極材料前驅粉體及其制備方法及等離子炬陰極，從而得到質量優良的等離子炬陰極材料，進而延長等離子炬陰極的使用壽命。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明的第一方面提供了一種等離子炬陰極材料前驅粉體制備方法，包括：摻雜步驟：以第一預設比例將稀土硝酸鹽和氯氧化鉿進行摻雜，得到含有RE⁺、NO₃^-、Hf⁴⁺和Cl^-的第一溶液；還原劑摻雜步驟：以第二預設比例將還原劑摻雜至所述第一溶液中，得到第二溶液；除水摻雜步驟：去除所述第二溶液中水分，得到第一粉體；還原步驟：在惰性氣氛保護下，加熱所述第一粉體，得到等離子炬陰極材料前驅粉體。

進一步地，所述第一預設比例為：0.1wt％～10wt％。

進一步地，所述第二預設比例為：還原劑與氯氧化鉿的質量比為1:1～2:1。

進一步地，所述除水摻雜步驟具體為：將所述第二溶液通過噴霧干燥或者液相共沉淀進行除水，得到第一粉體。

進一步地，所述除水摻雜驟具體還包括：將所述第一粉體在預設條件下進行真空干燥。

進一步地，所述除水摻雜步驟還包括：將所述第一粉體加熱至預定溫度去除含有C和N的雜質。

進一步地，所述還原步驟具體還包括：將所述第一粉體進行熱分解去除含有C和N的雜質之前，將所述第一粉體進行研磨過篩。