SU353494A1 - Cathode for electric arc processes in active media - Google Patents

Cathode for electric arc processes in active media Download PDF

Info

Publication number
SU353494A1
SU353494A1 SU691297701A SU1297701A SU353494A1 SU 353494 A1 SU353494 A1 SU 353494A1 SU 691297701 A SU691297701 A SU 691297701A SU 1297701 A SU1297701 A SU 1297701A SU 353494 A1 SU353494 A1 SU 353494A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cathode
hafnium
rest
components
active
Prior art date
Application number
SU691297701A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.Г. Быховский
А.Я. Медведев
Original Assignee
Bykhovskij D G
Medvedev A Ya
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bykhovskij D G, Medvedev A Ya filed Critical Bykhovskij D G
Priority to SU691297701D priority Critical patent/SU353495A1/en
Priority to SU691297701K priority patent/SU353496A1/en
Priority to SU691297701A priority patent/SU353494A1/en
Priority to GB1297970D priority patent/GB1297970A/en
Priority to DE19691963151 priority patent/DE1963151C3/en
Priority to US00887742A priority patent/US3758746A/en
Priority to FR6945272A priority patent/FR2027900A1/fr
Priority to SE00130/70A priority patent/SE346719B/xx
Application granted granted Critical
Publication of SU353494A1 publication Critical patent/SU353494A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/222—Non-consumable electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3442—Cathodes with inserted tip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

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 относится к области изготовления неплавящихся катодов для эпектродуговых процессов в активных средах (активными являются газообразные среды, компоненты которых могут вступать в химическое взаимодействие с ма- 5 териалами катода) и может быть применено для плазменной обработки материалов, в частности, для резки металлов и неметаллов, сварки, плавки и поверхностного оплавления. 10 The invention relates to the manufacture of non-consumable cathodes for epektrodugovyh processes in active media (are active gaseous medium, the components of which can chemically react with the cathode materials under Ma- 5) and can be used for plasma treatment of materials, in particular for cutting metals and nonmetals welding, melting and surface reflow. 10

Применение изобретения возможно для нагрева активных к обрабатываемым изделиям газов и их смесей, а также для поверхностной химико-термической обработки материала,, например азотирования, цементации и подобных процессов. Кроме того, изобретение может быть использовано в эпектродуговых источниках света. „The application of the invention is possible for heating gases and mixtures active for the products to be processed, as well as for surface chemical-thermal treatment of the material, for example, nitriding, cementation and similar processes. In addition, the invention can be used in electric arc light sources. „

Известно устройство для плазменной обработки в активных газах, преимущественно для плазменной резки металлов, в котором катод выполнен не гафния. Это позволило, увеличить срок службы катода в подобных устройствах до 10 ч и выше. Но при увеличении плотности тока, например при увеличении диаметра' стабилизирующего сопла или при значительном уменьшении расхода плазмообразуюшего таза, скорость сгорания катода нелинейно увеличивается и становится недопустимо большой.A device for plasma processing in active gases, mainly for plasma cutting of metals, in which the cathode is made not hafnium. This allowed to increase the cathode life in such devices up to 10 hours and above. But with an increase in the current density, for example, with an increase in the diameter of the stabilizing nozzle or with a significant decrease in the flow rate of the plasma-forming pelvis, the cathode combustion rate increases nonlinearly and becomes unacceptably large.

С целью создания катода для электродуговых процессов в активных средах, который обладал бы меньшим износом по сравнению с известными катодами при увеличении плотности тока или расхода плазмообразующего газа предлагается добавлять в состав катода компоненты, содержащие лантан или редкоземельные металлы. При этом компоненты берут , в следующих весовых соотношениях, %: Лантан 0,2-3, Остальное гафний Редкоземельные металлы 0,5-10, Остальное гафнийIn order to create a cathode for electric arc processes in active media, which would have less wear compared to the known cathodes, it is proposed to add components containing lanthanum or rare-earth metals to the cathode as the current density or plasma gas consumption increases. The components are taken in the following weight ratios,%: Lanthanum 0.2-3, The rest is hafnium Rare earth metals 0.5-10, The rest is hafnium

3/3 /

Окись лантана Окиспы редкоземельных ме;тайловLanthanum oxide Rare earth oxides; tiles

0,1—3»Остапьное гафний0,1-3 "Ostapnoe hafnium

О, 1—3, Остальное гафний '$3494 обеспечивающих образование на рабочей поверхности катода пленки, содержащей, по крайней мере, один из компонентов сплава или смеси, Кроме того, пленка g должна содержать хотя бы один из комюнентов плазмообраауютцей среды.Oh, 1-3, the rest hafnium '$ 3494 providing the formation on the working surface of the cathode of a film containing at least one of the components of the alloy or mixture. In addition, film g must contain at least one of the components of the plasma-forming medium.

Использование гафния в качестве основы связано с тем, что данный металл обладает высокой температурой плавления, малой работой выхода термоэлектронной эмиссии и способностью при’работе в активной атмосфере образовывать на рабочей поверхности катода пленку, обладающую значительно более низкой прониso цаемостью для активных компонентов атмосферы. При использовании кислородсЬдержащих, азотсодержащих смесей или воздуха на рабочей поверхности катода образуется плотная пленка, состоящая йз окислов и нитридов гафния, катодные Свойства которых превышают свойства соединений циркония.The use of hafnium as a base is due to the fact that this metal has a high melting point, low work function of thermionic emission and the ability to form a film on the cathode’s working surface in the active atmosphere, which has a significantly lower permeability to the active components of the atmosphere. When using oxygen-containing, nitrogen-containing mixtures or air on the working surface of the cathode, a dense film is formed consisting of hafnium oxides and nitrides whose cathodic properties exceed the properties of zirconium compounds.

Данные легирующие добавки повышают:These alloying additives increase:

плотность тока термоэлектронной эмиссии 25 сплава илисмеси и способствуют рафинированию сплава, т. е. очищают от вредныхcurrent density of thermionic emission of 25 alloys or mixtures and contribute to the refinement of the alloy, i.e., they clear of harmful

Испытания катодов, изготовленных из сплавов на основе иодидного гафния марки ГФИ--1 с лантаном, а также гафния марки ГФИ-1 с РЗМ, где РЗМ состоит из 60% церия, 38% лантана, 2% остальных, от празеодима до лютеция, показали, что время работы нового като-да возросло по сравнению со временем работы известных в несколько раз при одновременном увеличении рабочих токов.Tests of cathodes made of alloys based on iodide hafnium grade GFI-1 with lanthanum, as well as hafnium grade GFI-1 with rare-earth metals, where rare-earth metals consist of 60% cerium, 38% lanthanum, 2% of the rest, from praseodymium to lutetium, showed that the operating time of the new cathode has increased in comparison with the operating time of the well-known several times while increasing operating currents.

Claims (3)

Изобретение относитс  к области изготовлени  неплав5пцихс  катодов дл  эпектродуговых процессов в активных ср дах (активными  вл ютс  газообразные среды, компоненты которых могут вступать в химическое взаимодействие с материалами катЬда) и может быть примен но дл  плазменной обработки материалов, в частности, дл  резки металлов и неметаллов , сварки, плавки и поверхностного оплавлени . Применение изобретени  возможно дл  нагрева активных к обрабатьюаемым издели м газов и их смесей, а также дл  поверхностной химико-термической обработки материала, например азотирова ни , цементации и подобных процессов. Кроме того, изобретение может быть использовано в электродуговых источниках света./ Известно устройство дл  плазменной обработки в активных газах, преимуществ венно дл  плазменной резки металлов, в катод выполнен из гафни . Это позволило, увеличить срок службы катода в подобных устройствах до 1О ч и выше. Но при увеличении плотности то.са, например при увеличении диаметра стабилизирующего сопла или при значительном уменьшении расхода плазмообразующего таза, скорость сгорани  катода нелинейно увеличиваетс  и становитс  недопустимо большой. С целью создани  катода дл  электродут овых процессов в активных средах, который обладал бы меньшим износом по сравнению с известными катодами при увеличении плотности тока или расхода плазмообразующего газа предлагаетс  добавл ть в состав катода компоненты, содер}кащие лантан или редкоземельные металлы. При этом компоненты берут.в следующих весовых соотношени х, %: Лантан 0,2-3, Остальное гафний Редкоземельные металлы 0,5-.10, Остальное гафний Sf4i/ - v|--« / икись ОД-З Остапьное гафний пантана Окиспы редкоземельных ме: талпов О, l-S, Остальное гафний ; Использование гафни  в качестве осн вь св зано с тем, что данный металл обладает высокой температурой плавлени малой работой выхода термоэлектронной эциссии и способностью приработе Б активной атмосфере образовывать на рабёчей поверхности катода пленку, обладййпхую значительно более низкой прони11фемостью дл  активных компонентов а )гмосферы. При использовании кислородсодержащих , азо1х;одержащих смесей или врздуха на рабочей поверхности катода фразуетс  плотна  ппенка, состо ща  из окиспоБ и нитридов гафни , катодные сзвойства которых превышают свойства соединений цирконт-ш, Данный легирующие добавки повышаю плотность тока термоэлектронной эмиссии стшава влисмеси и способствуют рафиииро ва иго сплава, т. е. очищают от вредных :npJtMecett границу зерен, что задерживает граничную диффузию компонентов среды. Благодар  высокой химической активности продукты взаимодействи  добавок о активными компонентами ере- ; ды вход т в состав пленки, .B.s. :В ней силы межатомных св зей (еэ хи мическуго и механическую прочность). Указанные добавки можно вводить как по отдельности, так и в раашетных сочетани х. Введение их производитс  путем Еопучени  огранич.ен ых твердых растворов или химических со8дт1ений, а такасэ мвхан1иес1сих смесей или кных композиций методами пороги ковой металпургкй . Эти добавки Б сплавах или смесшс на основе гафшш берутс  в количествах обеспечивающих обраэовакие на рабочей поверхности катода пленки, содержащей, по крайней мере, один из компонентов сплава или смеси. Кроме того, пленка должна содержать хот  бы один из комюнентов плаамообразующей среды. Испытани  катодов, изготовленных из сплавов на основе иодидного гафни  марки с лантаном, а также гаф- НИН марки с РЗМ, где РЗМ состоит из 6О% цери , 38% лантана, 2% остальных, от празеодима до лютеци , показали, что врем  работы нового като-, да возросло по сравнению со временем работы известных в несколько раз при одновременном увеличении рабочргх токов. Формула изобретени  1.Катод дл  электродуговых про ес- сов в активных средах, выполненный из гафни , отлич ающийс  тем, что, с целью повышени  срока службы катода, в его состав введены компоненты, содержащие лантан или редкоземельные металлы. The invention relates to the manufacture of non-melted cathodes for electric arc processes in active media (gaseous media are active, whose components can react chemically with cutting materials) and can be used for plasma processing of materials, in particular, for cutting metals and nonmetals. , welding, melting and surface melting. The application of the invention is possible for the heating of gases to be treated and the mixtures thereof, as well as for the surface chemical-thermal treatment of a material, for example, nitriding, cementation and similar processes. In addition, the invention can be used in electric arc light sources. / A device for plasma treatment in active gases, which is advantageous for plasma cutting of metals, is known to be made of hafnium into a cathode. This allowed us to increase the service life of the cathode in such devices up to 1 O h and more. But with an increase in the density of the current, for example, with an increase in the diameter of the stabilizing nozzle or with a significant decrease in the flow rate of the plasma-forming pelvis, the rate of combustion of the cathode increases nonlinearly and becomes unacceptably large. In order to create a cathode for electrofusion processes in active media that would have less wear compared to the known cathodes with increasing current density or flow of plasma gas, it is proposed to add components containing lanthanum or rare earth metals to the cathode. In this case, the components take in the following weight ratios,%: Lanthanum 0.2-3, Rest hafnium Rare-earth metals 0.5-.10, Rest hafnium Sf4i / - v | - "/ oxide OD-3 Ostafny hafnium pantana Oxides rare earths: Talp O, lS, Rest hafnium; The use of hafnium as a base is due to the fact that this metal has a high melting point, a small work function of thermionic emission, and the ability of the active atmosphere to bake a film on the working surface of the cathode, having a much lower permeability for the active components a) of the atmosphere. When using oxygen-containing, azo; obesity mixtures or bleeds on the working surface of the cathode, a dense foam is formed, consisting of oxiphob and hafnium nitrides, whose cathodic mixtures exceed the properties of zircon-III compounds and increase the current density of thermoelectron emission and influence and contribute to the development of air diffusion and promote the growth of the effluent of the zircon-III compounds and promote the emission of thermofumed emission and influence and promote the growth of the effluent of the zircon-III compounds and contribute to the growth of the effluent of the zircon-III compounds and contribute to the development of the efflux of the zircon-III compounds and contribute to the development of the effluent of the zircon-III compounds and contribute to the development of the effluent of thermoelectron emission from the mixture and contribute to the development of air diffusion. yoke alloy, i.e., cleaned of harmful: npJtMecett grain boundary, which delays the boundary diffusion of environmental components. Due to the high chemical activity, the products of the interaction of additives about the active components of Ere-; Dyes are part of the film, .B.s. : It has interatomic bond strengths (its chemical and mechanical strength). These additives can be administered either individually or in combination. Their introduction is carried out by means of limited solid solutions or chemical compounds, and Takase of intermixed mixtures or acic compositions by the thresholds of metal metallurgy. These additives of B alloys or gass-based blends are taken in quantities that provide a film on the cathode working surface that contains 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 flame-forming environment. Testing of cathodes made of alloys based on iodide hafnium grade with lanthanum, as well as hafNIN grades with REM, where REM consists of 6O% cerium, 38% lanthanum, 2% of the rest, from praseodymium to lutetium, showed that the operating time of the new Kato-, and increased compared with the time of work of several times known while simultaneously increasing the operating currents. Claim 1. Cathode for electric arc processes in active media, made of hafnium, characterized in that, in order to increase the service life of the cathode, it contains components containing lanthanum or rare earth metals. 2.Катод по п, 1, отличающ и и с   тем, что в его состав введен пантан в количестве О,2-.3%, гафний остальное . 2. The cathode according to claim 1, is also distinguished by the fact that O is added to its composition in the amount of O-pantane, 2-.3%, hafnium is the rest. 3.Катод по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в его состав введв ны редкоземельные металлы в количестве О; 5-10%, гафний остальное. 4, Катод поп„1, отличающийс  тем, что в его состав введена окись лантана в количестве О,1-3%, гафний - остальное. 5о Катод п 1, отличающийс  тем, что в его состав введены окислы одного из редкоземельных ме™ та пов в количестве 0,1-3%, гафний остальное .3. The cathode according to claim 1, 1, o tl and h ay y and with the fact that rare-earth metals in the amount of O are introduced into its composition; 5-10%, hafnium rest. 4, Cathode Pop ' 1, characterized in that its composition includes lanthanum oxide in the amount of O, 1-3%, hafnium - the rest. 5 Cathode 1, characterized in that oxides of one of the rare-earth metals are introduced into its composition in an amount of 0.1-3%, hafnium is the rest.
SU691297701A 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media SU353494A1 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU691297701D SU353495A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media
SU691297701K SU353496A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media
SU691297701A SU353494A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media
GB1297970D GB1297970A (en) 1969-01-08 1969-12-15
DE19691963151 DE1963151C3 (en) 1969-01-08 1969-12-17 Cathode for arc processes
US00887742A US3758746A (en) 1969-01-08 1969-12-23 Hafnium electrode with inclusion used in an active medium
FR6945272A FR2027900A1 (en) 1969-01-08 1969-12-29
SE00130/70A SE346719B (en) 1969-01-08 1970-01-07

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU691297701A SU353494A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU353494A1 true SU353494A1 (en) 1980-05-05

Family

ID=20444354

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU691297701K SU353496A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media
SU691297701A SU353494A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media
SU691297701D SU353495A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU691297701K SU353496A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU691297701D SU353495A1 (en) 1969-01-08 1969-01-08 Cathode for electric arc processes in active media

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3758746A (en)
FR (1) FR2027900A1 (en)
GB (1) GB1297970A (en)
SE (1) SE346719B (en)
SU (3) SU353496A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930139A (en) * 1974-05-28 1975-12-30 David Grigorievich Bykhovsky Nonconsumable electrode for oxygen arc working
GB1520000A (en) * 1974-10-10 1978-08-02 Vni P Konstr I Tech Plasma arc torches
SE426215B (en) * 1978-05-11 1982-12-20 Vni Pk I Tech Inst Elektrosvar NON-MELTING ELECTRODES FOR PLASMA BAKING WELDING AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF
FR2805192B1 (en) * 2000-02-18 2002-06-28 Air Liquide METHOD AND PLANT FOR PLASMA ARC WORKING WITH GAS WITH CONTROLLED O2 AND N2 LEVELS
WO2015048648A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Hypertherm, Inc. Plasma torch electrode materials and related systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
SU353496A1 (en) 1980-05-05
DE1963151B2 (en) 1977-03-17
US3758746A (en) 1973-09-11
DE1963151A1 (en) 1970-07-23
SU353495A1 (en) 1980-05-05
SE346719B (en) 1972-07-17
GB1297970A (en) 1972-11-29
FR2027900A1 (en) 1970-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU353494A1 (en) Cathode for electric arc processes in active media
Godlewska et al. Chromaluminizing of nickel and its alloys
US3689795A (en) Boron-containing rotating x-ray target
JP3882093B2 (en) Tungsten electrode material and heat treatment method thereof
US3529996A (en) Welding electrode
EP0249656B1 (en) Method for suppressing fuming in molten steel
JP2002242621A (en) Electrode for formation of valve seat and valve seat forming method using this
KR102610472B1 (en) Sintering apparatus for solid oxide fuel cell
US2881513A (en) Composition for sintered barium cathodes
US4681642A (en) Cast iron making by cerium addition
RU2276202C1 (en) Hollow parts of refractory metals and high-alloy steels carbo-boronizing process
US3504160A (en) Filled welding wire for the electric arc welding in a protective gas atmosphere
SU1488338A1 (en) Tungsten carbide-base electronic material for producing coatings by electric-spark alloying
SU1617046A1 (en) Composition for borating steel articles from melt
JPH06344183A (en) Fe base alloy powder having excellent hot wear resistance for cladding by welding
JP2006265634A (en) Ni-BASED ALLOY RESISTANT TO CORROSION AT HIGH TEMPERATURE
US2924874A (en) Oxide coated cathode supports
JPS5739153A (en) High hardness sintered body
SU1101474A1 (en) Composition for borating steel articles
SU747657A1 (en) Thermite mixture composition for welding cast iron
DE1963151C3 (en) Cathode for arc processes
JPH09206986A (en) Engine valve excellent in high temp. wear resistance
JP2005144462A (en) Immersion nozzle for continuous casting, and its manufacturing method
JP2576522B2 (en) Method for denitrification of Ni-base superalloy
JPS5855196A (en) Flux for submerged arc welding