Термохимические катоды

Термохимические катоды. Для работы в окислительных и прочих химически активных средах используют катоды из металлов, которые при взаимодействии с плазмообразующими газами дают пленки соединений, обладающих высокими эмиссионными свойствами и термической устойчивостью (оксиды, нитриды, карбиды). Такие термоэмиссионные катоды получили название термохимических [7. В качестве материала термохимических катодов может быть использован широкий круг металлов, в том числе редкие и редкоземельные металлы Ъх, Н , №, Т1, Та, Ьа, ТЬ, Рг, 8т и др. Наибольший ресурс, особенно в окислительных средах, имеют катоды из циркония и гафния оксиды и нитриды этих металлов обладают высокой термической устойчивостью и хорошими эмиссионными свойствами. [c.79]

Удельная эрозия катодов из редкоземельных металлов Рг, 8т, Ьа в диапазоне токов 100 300 А также составляет величину 1 10 0,5 10 ° кг/Кл. Удельная эрозия термохимических катодов уменьшается с уменьшением разрядного тока, увеличением [c.79]

Таблица 2.2. Эрозия термохимических катодов электродуговых плазмотронов в воздухе [7]

Среди многочисленных принципиальных и технических идей увеличения эксплуатационных свойств электродов электродуговых плазмотронов заслуживает внимания идея автоматической регенерации катода в процессе работы [5]. Эта идея не универсальна. Она до некоторой степени разработана применительно к углеродсодержащим средам (разряд в летучих углеводородах), термохимическим катодам и катодам из графита. В основе идеи лежит наблюдаемое на опыте явление компенсации материала катода, уносимого вследствие эрозии, осаждением углерода на термохимический катод с образованием своего рода подложки, состав которой зависит от материала первичного катода применительно к металлам типа циркония, гафния и др. эта подложка состоит из тугоплавких карбидов соответствующих металлов применительно к графиту — из углерода, поступившего из объема плазмы. В стационарном режиме наблюдается некий баланс углерода, поступившего из приэлектродной зоны разряда, и углерода, покинувшего рабочую поверхность. Потери углерода обусловлены испарением, катодным распылением, химическим взаимодействием с материалом вставки (первичного катода). По-видимому, углерод поступает на катод в виде положительно заряженных ионов. [c.88]

На рис. 4.19 [5] показано распределение энергии, запасенной в дуге, при воздушно-плазменной резке (ВПР), которая получила значительное распространение после создания термохимических катодов с активными вставками из 2г и Н [3]. Скорость ВПР для Яд = 5 30 мм в два — восемь раз выше газовой, что обусловило практически полный переход на ВПР при заготовительных операциях в производстве труб и судостроительной промышленности. В табл. 4.21 приведены основные типы комплектного оборудования для ВНР и плазменной резки в газовых смесях с повышенным содержанием кислорода, а также состав и возможности этого оборудования. [c.397]

При анализе огнеупорных окислов 30—50 мг порошка пробы (иногда с добавлением графитового порошка) помещают на дно катода или вводят в виде спрессованных брикетов и таблеток. Механизм поступления в разряд примесей и окисной основы недостаточно изучен. Отсутствие в спектрах молекулярных полос кислородных соединений элементов примесей и основы [309, 1259] и порядок поступления их в плазму позволяют считать, что в атмосфере инертных газов испарению пробы из угольного катода (особенно в смеси с угольным порошком) предшествуют термохимические реакции, ведущие к восстановлению окислов до металлов. Такое предположение объясняет возможность определения в труднолетучих окислах тех примесей, летучесть которых в элементарном состоянии выше, чем в виде окиси (А1, Мд, Са, 2х ). В этом же [c.192]

Соответствуюшие термохимические реакции можно проводить не только в кратере угольного электрода и при дуговом возбуждении, но и при возбуждении в полом катоде для определения примесей в уране [27]. [c.249]

Газоотделение прибора Q/ складывается из газоотделения материала оболочки лампы и газов, выделяющихся при термохимической обработке катода. Газовыделение из материалов оболочки и элементов конструкции лампы максимально в начальной стадии обработки прибора и постепенно уменьщается к концу технологического процесса откачки, причем в первый момент происходит десорбция газов и паров (в основном НгО, N2, СО, О2, Нг и СО2), а затем газовыделение из толщи материала. Снижение газовыделения из материала может быть достигнуто за счет предварительного обезгаживания и применения материалов вакуумной плавки. В приборах с катодами косвенного накала газовыделение из катода часто превыщает газовыделение из прочих элементов конструкции прибора и иногда достигает 90% общего газовыделения. [c.475]

Работа термохимических катодов плохо прогнозируется теоретически, поскольку рабочей поверхностью катода является не металл из числа вышеречисленных, а химическое соединение (оксид, нитрид и пр.), имеющее более высокую температуру плавления и неопределенные (хотя и достаточно высокие) термоэмиссионные свойства. На эрозию таких катодов большое влияние оказывают геометрия электрода и условия заделки катода в охлаждаемый держатель, сила тока и давление газа. Так, для уменьшения эрозии рекомендуются 7] следующие оптимальные значения диаметров циркониевых и гаф-ниевых катодов в зависимости от силы тока для диапазона токов I = 100 240 А ( кат = 2 2,8 мм для I = 300 А кат = 2,5 мм для I — 1000 А ( кат = 5 мм. Результаты прямых или косвенных исследований ресурса наиболее известных термохимических катодов суммированы в таблице 2.2. [c.79]

В плазмотронах повышенного давления контрагирование пятна дуги увеличивается, что ведет к увеличению плотности тепловых потоков в пятне и, следовательно, к увеличению эрозии. Это особенно проявляется в катодах со стационарными пятнами (термо- и термохимические катоды). Для электродов с нестационарными пятнами ситуация лучше. Действительно, уменьшение диаметра пятна б пят ведет, с одной стороны, к увеличению плотности теплового потока, с другой, — к уменьшению времени воздействия его на поверхность электрода, что частично компенсирует отрицательное влияние давления. Кроме того, есть и независимый фактор — скорость перемещения пятна под воздействием аэродинамических и магнитных сил. Цилиндрические электроды открывают перед конструкторами широкое поле деятельности, позволяя реализовать различные схемы плазмотронов. Величина удельной эрозии холодных электродов сильно зависит от полярности и внешних воздействий. На рис. 11.20 приведена статистика удельной эрозии [c.587]

Напряжение разложения соли (т. е. разность обратимых потенциалов катода и анода) можно рассчитать из термохимических данных для соответствующей реакции. Например, если при электролизе происходит разложение соли МеХз с выделением Ме и Х2, то напряжение разложения рассчитывают из термохимических данных для реакции Ме-ЬЗ/2 Хг=МеХз. Расчет сводится к вычислению энергии Гиббса АОт° реакции. При [c.259]

Совместное осаждение ионов основного металла и ионов-примесей приводит к загрязнению катодного осадка Понижение концентрации ионов-примесей в электролите резко сдвигает потенциал их выделения в электроотрицательную область, поскольку активность ионов-примесей 1 Понижение концентрации приводит также к увеличению концентрационной поляризации Поэтому очистка исходной соли имеет большое значение для получения осаждаемого металла высокой степени чистоты Напряжение разложения соли (т е разность обратимых потенциалов катода и анода) можно рассчитать из термохимических данных для соответствующей реакции Например, если при электролизе происходит разложение соли МеХз с выделением Ме и Хг, то напряжение разложения рассчитывают из термохимических данных для реакции Ме 4-3/2 Хг=МеХз Расчет сводится к вычислению энергии Гиббса АОт° реакции При [c.259]

Имеется существенное различие в условиях работы чисто термохимического и постоянно возобновляемого катодов [5]. В первом случае материал первичного катода образует с активными компонентами плазмы новую эмитирующую поверхность. Во втором химический состав рабочей поверхности остается более или менее постоянным, хотя, но-видимому, меняется структура поверхности до некоторой глубины. В случае дугового разряда в углеводородах с графитового катода рабочая поверхность катода представляет собой практически беспористый слой продолговатых зерен графита, высадившихся из газовой фазы и ориетированных в направлении максимального теплоотвода. От графита вставки его отличает также повышенное содержание дефектов в кристаллической решетке. Толщина слоя, покрывающего графитовый катод, составляет 0,2 -Ь 0,6 мм. Наружный диаметр истинного катода в диапазоне токов 200 Ч- 650 А изменяется в пределах 2,0 Ч- 3,5 мм. При нулевой эрозии поступление и потери [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология