NEW CATHODE MATERIALS FOR INERT AND OXIDIZING ATMOSPHERE PLASMA APPLICATION

Résumé
Cette étude concerne le développement de nouveaux matériaux pour cathodes : soit pour les fours à plasma et les torches de soudage, soit pour les torches de découpe à l'air. Pour les premières applications, des électrodes en tungstène dopé avec des oxydes de terre rare, comme La₂O₃, Y₂O₃ et CeO₂ont été réalisées, et leur comportement a été comparé avec des électrodes en W pur et en tungstène thorié. Les nouvelles électrodes ont une durée de vie et des propriétés bien meilleures que les électrodes classiques. En ce qui concerne les cathodes pour torches de découpage, les consommations d'électrodes en Re-Y₂O₃ et Ru-Y₂O₃ sont comparées à celles d'électrodes en hafnium et zirconium. Le ruthénium contenant à 10 à 35% en poids de Y₂O₃ permet d'avoir des pertes de masse plus faibles qu'avec des électrodes en Hf et Zr en opérations continues ou discontinues.

Abstract
This study has been carried out to develop new cathode materials for two types of thermionic cathode. First is concerning to the tungsten electrodes for the plasma furnace and welding torches. The second one is the electrodes for air plasma cutting torch. Tungsten electrodes activated with a single and combined additives of rare earth metal oxides, such as La₂O₃, Y₂O₃ and CeO₂, are produced and pared with pure and thoriated tungsten electrode conventionally used, from the point of view of electrode consumption and deformation due to heavy loading, behavior of oxide during arc burning, etc. The results indicated excellent durability and properties of the newly developed electrodes than that of the conventional one. Concerning to the cathode materials for air plasma cutting torch, the consumptions of Re-Y₂O₃ and Ru-Y₂O₃ electrodes were compared with those of Hf and Zr electrodes which have been widely used. Ru including 10-35wt% Y₂O₃ showed lower consumption rates rather than Hf and Zr electrodes in the continuous and periodic operations.