[实用新型]一种等离子体火炬点阴极结构

说明书

本实用新型公开了一种等离子体火炬点阴极结构，该点阴极结构包括阴极铜基体、阴极银基体，阴极铜基体内设有通孔，通孔的下部设有冷却腔，阴极银基体穿过通孔，且其底端位于所述冷却腔内，阴极银基体的顶部中心设有至少1个小孔，小孔内焊接有颗粒。本实用新型的点阴极结构具有较好的导电性能，其制备方法工艺简单、加工成本低、适于工业化生产，降低了点阴极的灼烧速度，延长了点阴极的寿命。

技术领域

本实用新型涉及等离子体技术领域，特别涉及一种等离子体火炬点阴极结构。

背景技术

随着科学技术的不断发展，等离子体技术得到了广泛的应用。其主要应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等领域。等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。

目前，点阴极结构应用于功率小于150KW的等离子火炬中，其点阴极电弧稳定性较好。等离子火炬的点阴极是发射电子的部件，其材料多为碳棒和纯银，虽然碳棒有熔点高、导电导热性好的优点，但是它在高温下容易氧化，同样，金属银导电导热性能优异，但其熔点低，难以承载阴极的高温环境，再加上二者的电子逸出功都较大，导致了阴极极易发生烧蚀，寿命降低，增加使用成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种功耗较低，结构简单，易于制作的等离子体火炬点阴极结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种等离子体火炬点阴极结构，包括阴极铜基体、阴极银基体，所述阴极铜基体内设有通孔，所述通孔的下部设有冷却腔，所述阴极银基体穿过通孔，且其底端位于所述冷却腔内，所述阴极银基体的顶部中心设有至少1个小孔，所述小孔内焊接有颗粒。

通过设有冷却腔，通过阴极银基体将点阴极的热量导入冷却腔内，使点阴极不易被灼烧，延长点阴极的使用寿命，节约成本。

优选地，所述颗粒为圆柱形颗粒。颗粒也可根据小孔的形状堆叠成方形颗粒，但圆柱形颗粒发射电子的稳定性更好，形成的电弧更均匀、更稳定。

进一步，所述圆柱形颗粒由纯度为95%以上的阴极电子发射材料堆叠形成。

优选地，所述阴极电子发射材料为铪、钨、钽、铌、锆、钇中的任意一种或者其合金材料（其合金材料是指铪的合金材料、钨的合金材料、钽的合金材料、铌的合金材料、锆的合金材料、钇的合金材料中的任意一种）。

铪、钨、钽、铌、锆、钇具有高熔点、低逸出功的特点，在相同的电流密度下，降低了发射材料的工作温度，从而降低了等离子体火炬点阴极的烧灼速度，提高了使用寿命。由于铪、钨、钽、铌、锆、钇的导热性低于银或铜，将铪、钨、钽、铌、锆、钇焊接于阴极银基体的小孔内，提高其导热性能，增大其电子发射的稳定性。

优选地，所述小孔的数量为1-30个。

当小孔数量超过30个时，点阴极烧蚀区的面积过大，会降低点阴极的使用寿命；且小孔数量超过30个时，点阴极的热量通过阴极银基体导入冷却腔内冷却的时间长，点阴极的热量不易散失，使点阴极的烧蚀程度增大、降低其使用寿命。

进一步，所述小孔的直径为0.5-3mm，深度为0.9-7.9mm。