【技术实现步骤摘要】
一种耐电弧烧蚀的电极结构及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种电弧放电装置的电极，尤其涉及一种具有层状结构的电弧放电装置的阴极以及该阴极的制备方法。
技术介绍
[0002]阴极是等离子体发生器中最重要的部件，其材料为高熔点金属，现有技术中多采用具有高熔点的金属钨。而烧蚀是电弧等离子体应用，如真空触头开关、电弧焊接及等离子体切割中无法避免的阴极失效的主要过程。燃弧时，电弧等离子体内电场方向为阳极端至阴极端，弧柱内中性分子电离形成的阳离子被电场加速、轰击阴极表面，由于发射电子和被离子轰击，阴极斑点温度极高，通常超过阴极材料的熔点，阴极材料表面熔化、蒸发、升华，甚至沸腾并喷溅出液态粒子，引起阴极材料的损失，即发生阴极的电弧焼蚀。烧蚀穿孔是常见的阴极失效方式之一，在弧根内阴极斑点和表面气流的综合作用下，电极局部位点形成烧蚀孔，阻碍阴极斑点的顺滑移动，随服役时间增加，烧蚀孔将逐渐加深和扩展，形成底部有深孔的烧蚀凹坑，进而诱发结构失稳，导致电极在达到其理论服役寿命前失效。电极的提前失效，严重威胁电弧等离子体设备的运行稳定性。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有层状结构的电极，其特征在于：所述电极由表及里至少包括表层、双相层和基体层；其中所述基体层为金属；所述表层为金属氧化物；所述双相层为所述表层与所述基体层之间的夹层，所述双相层由所述金属和所述金属氧化物聚集形成；所述金属氧化物由所述基体层的金属原位氧化形成；其中所述金属及所述金属氧化物满足：所述金属氧化物具有比所述金属低的电子逸出功和比所述金属高的熔点。2.根据权利要求1所述一种具有层状结构的电极，其特征在于：所述金属氧化物为基体层的金属通过燃弧放电在基体层上原位氧化形成。3.根据权利要求1所述一种具有层状结构的电极，其特征在于：所述金属选自铪、锆、钇中任意一种。4.根据权利要求1所述一种具有层状结构的电极，其特征在于，所述电极具有均匀电弧烧蚀特性，所述均匀电弧烧蚀特性表现为：所述电极燃弧时，电极表面呈球形亮斑，亮斑内放电均匀，即无局部驻点或移动的离散斑点。5.制备根据权利要求1~4任一项所述一种具有层状结构的电极的方法，其特征在于，所述方法为燃弧放电法，其步骤至少包括：1）、将金属安装于电弧发生装置的阴极位置，金属作为阴极；所述金属形成所述具有层状结构的电极的基体层；2）、在电弧发生装置持续通入氧化性气氛，使阴极表面的燃弧空间保持氧化气氛；3）、设定电弧发生装置阶梯状电流增长程序，并设定弧根移动路径；其中所述设定电弧发生装置阶梯状电流增长程序是指设定电弧发生装置的稳弧电流值成阶梯增长；所述设定弧根移动路径确保所述电弧发生装置在燃弧过程中的每个阶梯稳弧电流值下弧根移动均须覆盖电极制备区域；所述电极制备区域至少覆盖所述电极在后续应用于燃弧放电工作时的烧蚀区域；4）、启动电弧发生器，...
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