| 词条 | 钨电极 |
| 释义 | 由于钨的特性，使得它很适合用于tiG焊接以及其它类似这种工作的电极材料。在金属钨中添加稀土氧化物来刺激它的电子逸出功，使得钨电极的焊接性能得以改善：电极的起弧性能更好，弧柱的稳定性更高，电极烧损率更小。通常的稀土添加剂有氧化铈、氧化镧、氧化锆、氧化钇和氧化钍等。 研究现状钨熔点高(3683℃±20℃)，电子发射能力强，弹性模量高，蒸气压低，故很早就被用作热电子发射材料[。纯金属钨极的发射效率很低，且在高温下再结晶形成等轴状晶粒组织而使钨丝下垂、断裂。 为克服上述缺点，适应现代工业新技术、新工艺的发展，各国材料工作者正致力于研究和开发各种新型电极材料。以钨为基掺杂一些电子逸出功低的稀土氧化物，既能提高再结晶温度，又能激活电子发射。稀土金属氧化物具有优良的热电子发射能力，稀土钨电极材料一直是替代传统放射性钍钨电极材料的开发方向。本文介绍了几种稀土钨电极材料的制备和研究成果，以及电极材料的有关应用情况，并展望了钨电极广阔的应用前景，旨在为我国稀土钨电极材料研究与应用提供参考。 应用范围钨电极用于TIG焊接，这是在钨基体中通过粉末冶金的方法掺入0.3%-5%左右的稀土元素如：铈、钍、镧、锆、钇等而制作的钨合金条，再经过压力加工而成，直径从0.25到6.4mm，标准长度从75到600，而最常使用的规格为直径1.0、1.6、2.4和3.2，电极端的形状对TIG而言是一项重要因素，当使用DCSP时，电极端需磨成尖状，且其尖端角度随着应用范围，电极直径，和焊接电流来改变，窄的接头需要一较小的尖端角，当焊接非常薄的材料时，需以低电流，似针状的最小电极来进行，以稳定电弧，而适当的接地电极可确保容易引弧，良好的电弧稳定度及适当的焊道宽度。当以AC电源来焊接时，不必磨电极端，因为使用适当的焊接电流时，电极端会形成一半球状，假如增加焊接电流，则电极端会变为灯泡状及可能熔化而污染熔金。 特性钨电极在钨极氩弧焊中对电弧的起弧、电弧的稳定性和焊接质量都起到重要的作用。在电弧的高温作用下钨电极发生质量的损失，称为钨电极的烧蚀。为了便于讨论钨电极的烧蚀机理，烧蚀可分为添加氧化物的烧蚀和钨本身的烧蚀。 分类钨铈电极在钨中加入氧化铈，生产钨铈电极。具体数据如下表： 牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头 WC20 CeO2 1.80~2.20% <0.20% 2.7~2.8 灰色 钨铈比钨钍材料有如下优点： *非辐射性 *低熔化率 *长的焊接寿命 *良好的起弧性。因此，钨铈是低电流焊接环境下钨钍的最好代替品。 钨铈电极主要应用在低电流的直流焊接。 钨铈在低电流下有着极佳的起弧性能，因而成为大多有轨管道焊接装备制造商的标准，此外，它也用于其他的低电流应用像是精小的部件焊接等。 钨铈并不适合于高电流条件下的应用，因为在这种条件下，氧化物会快速的移动到高热区，即电极焊接处的顶端，这样对氧化物的均匀度造成破坏，因而由于氧化物的均匀分布所带来的上述好处将不复存在。 钨镧电极在钨中加入氧化镧，生产钨镧电极。具体数据如下表： 牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头 WL10 La2O3 0.80~1.20% <0.20% 2.6~2.7 黑色 WL15 La2O3 1.30~1.70% <0.20% 2.8~3.0 金黄色 WL20 La2O3 1.80~2.20% <0.20% 2.8~3.2 天蓝色 钨镧有如下优点： *机械切割性能更好 *抗蠕变性能更好 *再结晶温度高 *延展性好。 钨镧电极目前已经是国际上最受欢迎的电极材料，尤其是含量为1.5％（与含量2.0％有区别）的钨镧电极。 科学研究表明，1.5％钨镧具有最接近2.0％钨钍所表现出来的导电性能，因此，焊接人员可以轻松的更换电极，而不用更换设备的参数。 在1998年有一个很著名的现场试验，就是将2.0％钨钍电极，2.0％钨铈电极和两家厂商提供的1.5％钨镧电极分别在70安和150安电流，300伏直流电环境下进行焊接任务，果就是，在这两种情况下，1.5％钨镧电极都表现出了其卓越的焊接性能，同时还体现了它的烧伤率小的特点。 钨镧电极也适用于交流电焊接任务，而且性能卓越。 钨钍电极在钨中掺杂氧化钍，生产钨钍电极。具体数据如下表： 牌号 掺杂物 掺杂量 色标涂头 WT10 ThO2 0.90~1.20% 黄色 WT20 ThO2 1.8~2.2% 红色 WT30 ThO2 2.80~3.20% 紫色 WT40 ThO2 3.80~4.20% 桔黄色 与纯钨材料相比，钨钍有如下特点： *电子功能更低 *在结晶温度更高 *导电率更好 *机械切割性能好。 钨钍电极一种普遍使用的钨电极材料，它有比纯钨还要优越的焊接性能，因而广泛应用于直流电焊接领域。 钨钍电极操作简便，即使在超负荷的电流下也能很好的运作，现在仍然有很多公司使用这种材料，它被看作是高质量焊接的一部分。 虽然如此，人们还是逐渐的将目光转到其他类型的钨电极，例如钨铈和钨镧，这不仅仅是因为它们在大部分应用领域都表现出卓越的性能，而且，重要的是它们没有辐射伤害。由于钨钍电极中的氧化钍产生微量的辐射，使得部分焊接人员不愿意靠近它们。 在使用钨钍电极焊接时一定要保持良好的通风环境，废弃的焊接头要妥善处理。 钨锆电极在钨中掺杂氧化锆，生产钨锆电极。具体数据如下表： 牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头 WZ3 ZrO2 0.20~0.40% <0.20% 2.5~3.0 棕色 WZ8 ZrO2 0.70~0.90% <0.20% 2.5~3.0 白色 钨锆电极和纯钨电极一样，只能在交流电环境下进行焊接工作。 钨锆电极在交流电环境下，焊接性能良好。尤其在高负载电流的情况下，钨锆电极表现出来的优越性能，是其他电极不可替代的。 在焊接时，钨锆电极的端部能保持成圆球状而减少渗钨现象，并具有良好的抗腐蚀性。 由于其他可替代产品的出现，钨锆电极的需求量将会有减少的趋势。主要替代产品是钨镧电极。 钨钇电极钨钇电极在焊接时，弧束细长，压缩程度大，在中、大电流时其熔深比较大目前主要应用于军事工业和航空航天工业。 在钨中掺杂氧化锆，生产钨锆电极。具体数据如下表： 牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头 WY YO2 1.80~2.20% <0.20% 2.0~3.9 蓝色 |
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