Состав материала электродов генератора низкотемпературной плазмы

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к материалу для изготовления электродов генератора низкотемпературной плазмы. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение ресурса эксплуатации электродов генераторов низкотемпературной плазмы, для чего материал, получаемый методом порошковой металлургии, содержит хром в виде субмикронных частиц, а также железо и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: железо 10-50; хром субмикронный 0,5-1,5; медь остальное. Кроме того, в указанный выше материал дополнительно может быть введен порошок хрома в виде частиц десятимикронного размера, при следующем соотношении компонентов, мас.%: железо 20-40; хром десятимикронный 5-20; хром субмикронный 0,5-1,5; медь остальное. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для изготовления электродов генераторов низкотемпературной плазмы, обеспечивающих увеличение ресурса эксплуатации.

Применяемые в настоящее время медные электроды по ресурсу эксплуатации (40-50 часов) не отвечают современным требованиям. Для повышения ресурса эксплуатации известно использование композиционных материалов на основе меди, легированных тугоплавкими материалами. Так, в патенте РФ предложен спеченный материал следующего состава (мас.%): карбид титана 7-13; ниобий 1,5-5 или пятиокись ниобия 2,5-7,6; медь остальное (пат. РФ 2009562, КЛ Н01Н 1/02, приоритет 1992.05.26, опубликовано 1994.03.15). В японском патенте JP 2007066677, КЛ Н05Н 1/26, опубликованном 2007-03-15, предлагается для увеличения ресурса эксплуатации добавлять к медной основе гафний, цирконий либо сплавы на их основе.

В качестве прототипа принят материал электродов низкотемпературных плазматронов, в котором использована спеченная смесь медного и железного порошка и окись иттрия Y2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- железо 3-30;

- Y2O3 0,1-1,0;

- медь остальное

(Патент РФ № 2176833, 7 H01J 9/04, опубл. 10.12.2001, бюл. № 34).

Указанный материал позволяет увеличить ресурс эксплуатации до 60-80 часов, что в 1,5-2 раза больше по сравнению с ресурсом используемых в настоящее время медных электродов, однако требования к ресурсу эксплуатации постоянно растут и указанных величин на сегодняшний день недостаточно.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение ресурса эксплуатации электродов генераторов низкотемпературной плазмы.

Технический результат достигается за счет того, что в состав материала, содержащего железо и медь, дополнительно введен хром в виде субмикронных частиц при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- железо 10-50;

- хром субмикронный 0,5-1,5;

- медь остальное.

При этом в отличие от прототипа в материал не вводятся частицы окиси иттрия, так как их введение при заявленных соотношениях компонентов, как установлено авторами, приводит к ухудшению механических свойств.

Кроме того, технический результат достигается за счет того, что в указанный выше состав материала, содержащего медь, железо и хром субмикронный, дополнительно введен порошок хрома в виде частиц десятимикронного размера при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- железо 10-40;

- хром десятимикронный 5-20;

- хром субмикронный 0,5-1,5;

- медь остальное.

В основе изобретения лежат экспериментально установленные авторами закономерности. Установлено, что введение субмикронных частиц приводит к повышению интенсивности процесса спекания. Помимо уменьшения остаточной пористости происходит также изменение формы пор, их сфериодизация, приближение к шарообразной форме, в результате чего снижается электросопротивление и повышаются теплопроводность, прочностные характеристики и относительное удлинение. Все это благоприятно влияет на ресурсные характеристики и позволяет вводить большее количество тугоплавких компонентов, а также вводить, кроме железа, еще и другие компоненты, например хром. Хром превосходит железо по температуре плавления и кипения, скрытой теплоте плавления и испарения (1535°C и 1900°C; 2450°C и 2735°C; 49 кал/г и 67 кал/г; 1455 кал/г и 1603 кал/г, соответственно). Поэтому введение хрома в состав материала способно благоприятно повлиять на его ресурс эксплуатации. Вместе с тем нами экспериментально установлено, что введение десятимикронных частиц хрома без субмикронных не эффективно. Наиболее эффективно их совместное введение в пропорциях, указанных в формуле изобретения. Гранулометрический состав порошков приведен в таблице 1.

Таблица 1
Гранулометрический состав порошковых материалов
№ п/п Состав порошка Фракция, мас.%
160-100 мкм 100-63 мкм 63-40 мкм 40-25 мкм 25-16 мкм 16-10 мкм 10-6 мкм 6-4 мкм 4-2,5 мкм 2,5-1,6 мкм 1,6-1,0 мкм 1,0-0,6 мкм 0,6-0,4 мкм 0,4-0,2 мкм 0,2-01 мкм
1 Порошок меди - - 2 58 32 8 - - - - - - - - -
2 Порошок железа 5 15 20 38 22 - - - - - - - - -
3 Порошок хрома десяти микронный - - - 45 20 35 - - - - - - - - -
4 Порошок хрома субмикронный - - - - - - - - - - - 5 20 38 37

Введение субмикронных частиц в объем материала и его изготовление проводилось в соответствии со способом, защищенным заявкой № 2007116914/018401 от 04.05.2007 г. на получение патента РФ «Способ изготовления композиционного материала с объемной наноструктурой», МКИ В22F 1/00, существо которого состоит во введении субмикронных частиц путем вакуумной пропитки основы их суспензией в защитной жидкости. Пример реализации изобретения приведен в таблице 2. Приведенные данные подтверждают правильность предложенного решения и выбранного химического состава и соотношения ингредиентов.

Эксперименты проводились на электродах плазматронов типа ПТВ, представляющих собой цилиндры ⌀20×80 при горении дуги со стороны торца.

В качестве исходных материалов были использованы:

- электролитический медный порошок марки ПМС-1 по ГОСТ 4960-89;

- железный распыленный порошок марки ПЖРВ-2 по ГОСТ 9849;

- порошок хрома марки ПХ-1 по ТУ 14-22-151-2001 в исходном состоянии;

- тот же порошок хрома после его диспергирования в ультразвуковой установке в защитной жидкости.

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что ресурс эксплуатации электродов увеличивается в 3 и более раз по сравнению с традиционными медными электродами и превосходит ресурс эксплуатации материала, принятого в качестве прототипа.

Экономический эффект определяется повышением ресурса эксплуатации и снижением расхода дорогостоящих медных электродов.

1. Состав материала электродов генератора низкотемпературной плазмы, содержащий медь и железо, отличающийся тем, что в него дополнительно введен порошок хрома в виде частиц субмикронного размера при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железо 10-50
хром субмикронный 0,5-1,5
медь остальное

2. Состав материала по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен порошок хрома в виде частиц десятимикронного размера при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железо 10-40
хром десятимикронный 5-20
хром субмикронный 0,5-1,5
медь остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для вакуумных электронных приборов. .
Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для ЭВП. .

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для электровакуумных приборов. .

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к электронной технике, а конкретно к реставрации электровакуумных СВЧ приборов большой мощности. .

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для изготовления электродов генераторов низкотемпературной плазмы, обеспечивающих эмиссию электронов и устойчивое горение дуги.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к термо- и вторично-эмиссионным катодам и способу их изготовления. .

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов (МПК) для однолучевых и многолучевых СВЧ-приборов, преимущественно O-типа
Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для ЭВП

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам обработки эмиттирующей поверхности металлопористых катодов электронных приборов СВЧ-типа

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к составу материала для изготовления электродов генераторов низкотемпературной плазмы, содержащему связывающее вещество и растворитель, при этом состав дополнительно содержит оксиды лютеция Lu2O3 и неодима Nd2O3 в соотношении между собой 100:20 мас.% и имеет следующее соотношение: связывающее вещество - 10-70, оксиды лютеция Lu2O3 и неодима Nd2O3 - 80-20, растворитель - остальное. Технический результат изобретения состоит в повышении стабильности работы и увеличении срока службы катодов генераторов низкотемпературной плазмы в присутствии агрессивных добавок, используемых для создания экологически безопасных источников оптического излучения. 3 ил., 5 пр.
Изобретение относится к электронной технике, а именно, к способу изготовления металлопористого катодов для вакуумных электронных приборов. Возможность изготовления крупногабаритных катодов со сложной формой эмитирующей поверхности, а также повышение срока его службы за счет создания ламинарного электронного потока с минимальными пульсациями, является техническим результатом заявленного изобретения. Предложенный катод также обеспечивает минимально допустимое оседание электронов в пролетном канале, отсутствие локального перегрева коллектора и отсутствие возвратных ионов и электронов. Указанный технический результат достигается за счет того, что заявленный способ изготовления металлопористого катода включает изготовление запрессовки вольфрамового порошка при давлении P=8-15 т/см2 в стакан, выполненный точением из молибденового прутка, с внутренней высотой, достаточной для формирования в нем пористой губки, которую пропитывают активным веществом при температуре t=1700-1800°C в среде водорода, после чего удаляют избыток активного вещества, стачивают припуск и формируют эмитирующую поверхность, при этом перед запрессовкой в вольфрамовый порошок вводят примесь нанопорошка аморфного ультрадисперсного оксида кремния SiO2 в количестве 0,01-0,08% от веса вольфрамового порошка, и затем отжигают полученную смесь в среде водорода при температуре t=1600-1800°C в течение 5-30 минут. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам реставрации мощных СВЧ-устройств, и может быть использовано для восстановления эксплуатационных характеристик приборов гиротронного типа. Способ включает обработку катода потоком ионов и контроль изменения эмиссионного тока с катода в процессе ионной обработки. Оснащают гиротрон системами напуска и откачки инертного газа, устанавливают давление ри инертного газа в гиротроне удовлетворяющим неравенству pmin<ри<10-5-10-4 Topр, где pmin - минимальное давление инертного газа, при котором необходимое время ионной обработки катода имеет максимально допустимую величину, подают накал на катод и устанавливают мощность накала Р≤Рс, где Pc - стандартный накал катода, включают анодное напряжение и устанавливают его величину, производят ионную обработку катода при избранном анодном напряжении и включенном магнитном поле. Технический результат - упрощение способа реставрации и расширение области его применения. 5 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении электронных пушек с термокатодами для приборов СВЧ. Cпособ определения величины продольного смещения термокатода (Δк), вызванного его нагревом, в приборе СВЧ, включает измерения тока пушки Iизм. при нулевом и при одном или нескольких отрицательных относительно катода значений напряжения на фокусирующем электроде (ФЭ), причем Δк определяют из сравнения Iизм. со значениями тока пушки и , рассчитанными для двух разных продольных смещений катода Δк1 и Δк2 при том же значении напряжения на ФЭ, при котором был измерен ток пушки Iизм. по формуле: Другой вариант способа включает в себя измерения тока I0 изм. пушки при нулевом относительно катода напряжении U0 на фокусирующем электроде (ФЭ) и тока пушки I1 изм. при отрицательном напряжении U1 на ФЭ и сравнение относительной разности ΔI/I0изм. измеренных значений тока с относительными разностями , рассчитанных значений тока, где ΔI/I0изм.=(I0изм.-I1изм.)/I0изм., и - относительные разности значений тока пушки, рассчитанных для двух разных смещений Δк1 и Δк2, и при тех же значениях U0, U1 на ФЭ, а Δк на основе сравнения определяется по формуле: Технический результат - упрощение технологии определения величины Δк при обеспечении высокой точности этого определения, что позволяет изготовить пушку и магнитную фокусирующую систему с малыми пульсациями пучка в пролетном канале прибора СВЧ, и тем самым предотвратить выход прибора СВЧ из строя. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электровакуумных приборах, в частности в магнетронах непрерывного или импульсного действия, работающих в широком диапазоне длин волн. Технический результат - повышение стабильности и воспроизводимости электрических параметров магнетрона за счет использования в нем прессованного оксидно-никелевого катода, обладающего высокой равномерностью плотности тока эмиссии и устойчивостью к деградирующему воздействию ионной и электронной бомбардировок. В магнетроне, содержащем анод и концентрически размещенный внутри него оксидно-никелевый катод, изготовленный путем совместного прессования смеси порошков никеля и эмиссионно-активного вещества, спекания прессовки в среде осушенного водорода при температуре 1000÷1200°С в течение 15-30 мин, в качестве эмиссионно-активного вещества используются агломераты никеля со слоем тройного карбоната, представляющие собой частицы никелевого порошка, равномерно покрытые слоем тройного карбоната бария-кальция-стронция толщиной до 20 мкм. Составляющие исходную рабочую смесь для прессования катода порошки никеля и указанных агломератов никеля со слоем тройного карбоната имеют одинаковый гранулометрический состав. Эмиссионные, тепловые и механические свойства катода могут управляться варьированием зернового состава формообразующего металла и эмиссионно-активного вещества, а также регулированием концентрации этих компонентов в рабочей смеси. Существенно снижена трудоемкость изготовления катода, исключены операции, связанные с применением токсичных, химически активных и взрывоопасных соединений. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для вакуумных электронных приборов. Технический результат - повышение равномерности распределения плотности токоотдачи и долговечности катодов. Способ изготовления металлопористого катода включает запрессовку вольфрамового порошка при давлении 8-15 т/см2 в корпус, представляющий из себя выполненный точением из молибденового прутка стакан, при этом в корпусе последовательно, тремя прессованиями, формируют губку, состоящую из трех слоев, при этом первый, внутренний слой губки катода формируют из смеси 70-90 вес.% порошка вольфрама и 10-30 вес.% активного вещества, затем из порошка ниобия, тантала или гафния формируют второй промежуточный слой, после чего из порошка вольфрама или молибдена, либо их смеси, с добавлением в качестве присадки 0,5-3 вес.% порошка ниобия, тантала или гафния формируют третий внешний слой губки катода, образующий эмиттирующую поверхность. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторично-эмиссионных катодов. Путем плавки получают интерметаллид Рd5Ва, размалывают в атмосфере инертного газа или СО2 с получением порошка, полученный порошок смешивают с порошком палладия и проводят механоактивацию полученной смеси в планетарной или вибромельнице в течение 5-15 минут. Полученный после механоактивации порошок прессуют, а прессовку спекают в атмосфере аргона в пучке быстрых электронов при температуре (700-800)°С в течение 25-40 минут. Обеспечивается повышение на (15-17)% коэффициента вторичной электронной эмиссии прессованных металлосплавных катодов Рd-Ва. 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к материалу для изготовления электродов генератора низкотемпературной плазмы

Наверх