鎢電極

鎢電極在鎢極氬弧焊中對(duì)電弧的起弧、電弧的穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量都起到重要的作用。在電弧的高溫作用下鎢電極發(fā)生質(zhì)量的損失，稱(chēng)為鎢電極的燒蝕。為了便于討論鎢電極的燒蝕機(jī)理，燒蝕可分為添加氧化物的燒蝕和鎢本身的燒蝕。

鎢電極，它是用具有熔點(diǎn)高，耐腐蝕，高密度，良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性材料制成的鎢電極。鎢電極廣泛用于焊接在其屬性。鎢電極研磨或拋光和黑棒。其最終的顏色都是不同，可以分辨差異。在鎢電極中，更重要的是，他們的最終顏色的不同，鎢含量也不同。焊接時(shí)，選擇正確的鎢電極，使焊接更容易，重要的是獲得高品質(zhì)的焊接。做出正確的選擇要考慮的一些重要的因素是電源（逆變器或變壓器），焊接材料（鋼，鋁或不銹鋼）和材料厚度的類(lèi)型。

鎢電極用于TIG焊接，這是在鎢基體中通過(guò)粉末冶金的方法摻入0.3%-5%左右的稀土元素如：鈰、釷、鑭、鋯、釔等而制作的鎢合金條，再經(jīng)過(guò)壓力加工而成，直徑從0.25到6.4mm，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度從75到600，而最常使用的規(guī)格為直徑1.0、1.6、2.4和3.2，電極端的形狀對(duì)TIG而言是一項(xiàng)重要因素，當(dāng)使用DCSP時(shí)，電極端需磨成尖狀，且其尖端角度隨著應(yīng)用范圍，電極直徑，和焊接電流來(lái)改變，窄的接頭需要一較小的尖端角，當(dāng)焊接非常薄的材料時(shí)，需以低電流，似針狀的最小電極來(lái)進(jìn)行，以穩(wěn)定電弧，而適當(dāng)?shù)慕拥仉姌O可確保容易引弧，良好的電弧穩(wěn)定度及適當(dāng)?shù)暮傅缹挾取．?dāng)以AC電源來(lái)焊接時(shí)，不必磨電極端，因?yàn)槭褂眠m當(dāng)?shù)暮附与娏鲿r(shí)，電極端會(huì)形成一半球狀，假如增加焊接電流，則電極端會(huì)變?yōu)闊襞轄罴翱赡苋刍廴救劢稹?

隨著鎢電極惰性氣體保護(hù)焊的發(fā)展和擴(kuò)大應(yīng)用，人們對(duì)鎢電極的研究也愈來(lái)愈深入。在等離子弧焊接、切割及非熔化極氬弧焊中，過(guò)去都是采用釷鎢電極，但由于釷的放射性影響（其射線(xiàn)劑量達(dá)3.60×10⁵居里/kg），會(huì)損害人體健康和污染環(huán)境，從而用氧化鈰含量為2～4%的鈰鎢電極代替了釷鎢電極。在直流正接氬弧焊時(shí)，鈰鎢電極易于引弧，電極燒損量少，允許焊接電流密度比釷鎢大；而在交流氬弧焊時(shí)，鈰鎢電極的燒損量比釷鎢電極大，鈰鎢電極選用的焊接電流允許范圍要小于釷鎢電極。

釷鎢電極操作簡(jiǎn)便，即使在超負(fù)荷的電流下也能很好的運(yùn)作，仍然有很多人使用這種材料，它被看作是高質(zhì)量焊接的一部分。雖然如此，人們還是逐漸的將目光轉(zhuǎn)到其他類(lèi)型的鎢電極，例如鈰鎢和鑭鎢。由于鎢釷電極中的氧化釷產(chǎn)生微量的輻射，使得部分焊接人員不愿意靠近它們。

全世界每年鎢電極的總消耗量以達(dá)到1600t，市場(chǎng)需求隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展仍在增長(zhǎng)。中國(guó)鎢電極的年總產(chǎn)量約占全世界鎢電極產(chǎn)量的3/4。中國(guó)鎢電極的年產(chǎn)量一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，而且從2005年起產(chǎn)量出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，在2009年達(dá)到1200t。2100433B

預(yù)防放射線(xiàn)傷害的措施

1.釷鎢電極應(yīng)有專(zhuān)用的貯存設(shè)備，大量存放時(shí)應(yīng)藏于鐵箱里，幷安裝排氣管。

2.采用密閉罩施焊時(shí)，在操作中不應(yīng)打開(kāi)罩體，手工操作時(shí)，必須戴送風(fēng)防護(hù)頭盔或采用其它有效措施。

3.應(yīng)備有專(zhuān)門(mén)砂輪來(lái)磨削釷鎢電極，砂輪機(jī)要安裝除塵設(shè)備，砂輪機(jī)地面上的磨屑要經(jīng)常作濕式掃除，幷集中深埋處理。

4.磨削釷鎢電極時(shí)應(yīng)戴防塵口罩。接觸釷鎢電極后應(yīng)以流動(dòng)水和肥皂洗手，幷經(jīng)常清洗工作服和手套等。

5.焊割時(shí)選擇合理的規(guī)范，避免釷鎢電極的過(guò)量燒損。

6.盡可能不用釷鎢電極而用鈰鎢電極或鑭鎢電極，因后兩者無(wú)放射性。

鎢熔點(diǎn)高（3683℃±20℃），電子發(fā)射能力強(qiáng)，彈性模量高，蒸氣壓低，故很早就被用作熱電子發(fā)射材料。純金屬鎢極的發(fā)射效率很低，且在高溫下再結(jié)晶形成等軸狀晶粒組織而使鎢絲下垂、斷裂。 為克服上述缺點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，各國(guó)材料工作者正致力于研究和開(kāi)發(fā)各種新型電極材料。以鎢為基摻雜一些電子逸出功低的稀土氧化物，既能提高再結(jié)晶溫度，又能激活電子發(fā)射。稀土金屬氧化物具有優(yōu)良的熱電子發(fā)射能力，稀土鎢電極材料一直是替代傳統(tǒng)放射性釷鎢電極材料的開(kāi)發(fā)方向。本文介紹了幾種稀土鎢電極材料的制備和研究成果，以及電極材料的有關(guān)應(yīng)用情況，并展望了鎢電極廣闊的應(yīng)用前景，旨在為我國(guó)稀土鎢電極材料研究與應(yīng)用提供參考。

鎢電極鈰鎢電極

在鎢中加入氧化鈰，生產(chǎn)鈰鎢電極。具體數(shù)據(jù)如下表：

牌號(hào) 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標(biāo)涂頭

WC20 CeO₂ 1.80~2.20% <0.20% 2.7~2.8 灰色

鈰鎢比釷鎢材料有如下優(yōu)點(diǎn)：

*非輻射性 *低熔化率 *長(zhǎng)的焊接壽命 *良好的起弧性。因此，鈰鎢是低電流焊接環(huán)境下釷鎢的最好代替品。

鈰鎢電極主要應(yīng)用在低電流的直流焊接。

鈰鎢在低電流下有著極佳的起弧性能，因而成為大多有軌管道焊接裝備制造商的標(biāo)準(zhǔn)，此外，它也用于其他的低電流應(yīng)用像是精小的部件焊接等。

鈰鎢并不適合于高電流條件下的應(yīng)用，因?yàn)樵谶@種條件下，氧化物會(huì)快速的移動(dòng)到高熱區(qū)，即電極焊接處的頂端，這樣對(duì)氧化物的均勻度造成破壞，因而由于氧化物的均勻分布所帶來(lái)的上述好處將不復(fù)存在 。

鎢電極鑭鎢電極

在鎢中加入氧化鑭，生產(chǎn)鑭鎢電極。具體數(shù)據(jù)如下表：

牌號(hào) 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標(biāo)涂頭

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 金黃色

WL20 La₂O₃ 1.80~2.20% <0.20% 2.8~3.2 天藍(lán)色

鑭鎢有如下優(yōu)點(diǎn)：

*機(jī)械切割性能更好 *抗蠕變性能更好 *再結(jié)晶溫度高 *延展性好。

鑭鎢電極已經(jīng)是國(guó)際上最受歡迎的電極材料，尤其是含量為1.5%（與含量2.0%有區(qū)別）的鑭鎢電極。

科學(xué)研究表明，1.5%鑭鎢具有最接近2.0%鎢釷所表現(xiàn)出來(lái)的導(dǎo)電性能，因此，焊接人員可以輕松的更換電極，而不用更換設(shè)備的參數(shù)。

在1998年有一個(gè)很著名的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，就是將2.0%鎢釷電極，2.0%鎢鈰電極和兩家廠(chǎng)商提供的1.5%鑭鎢電極分別在70安和150安電流，300伏直流電環(huán)境下進(jìn)行焊接任務(wù)，果就是，在這兩種情況下，1.5%鑭鎢電極都表現(xiàn)出了其優(yōu)秀的焊接性能，同時(shí)還體現(xiàn)了它的燒傷率小的特點(diǎn)。

鑭鎢電極也適用于交流電焊接任務(wù)，而且性能優(yōu)秀。

鎢電極釷鎢電極

在鎢中摻雜氧化釷，生產(chǎn)釷鎢電極。具體數(shù)據(jù)如下表：

牌號(hào)摻雜物摻雜量色標(biāo)涂頭

WT10 ThO₂ 0.90~1.20% 黃色

WT20 ThO₂ 1.8~2.2% 紅色

WT30 ThO₂ 2.80~3.20% 紫色

WT40 ThO₂ 3.80~4.20% 桔黃色

與純鎢材料相比，釷鎢有如下特點(diǎn)：

*電子功能更低 *在結(jié)晶溫度更高 *導(dǎo)電率更好 *機(jī)械切割性能好。

釷鎢電極一種普遍使用的鎢電極材料，它有比純鎢還要優(yōu)越的焊接性能，因而廣泛應(yīng)用于直流電焊接領(lǐng)域。

釷鎢電極操作簡(jiǎn)便，即使在超負(fù)荷的電流下也能很好的運(yùn)作。

雖然如此，人們還是逐漸的將目光轉(zhuǎn)到其他類(lèi)型的鎢電極，例如鎢鈰和鎢鑭，這不僅僅是因?yàn)樗鼈冊(cè)诖蟛糠謶?yīng)用領(lǐng)域都表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，而且，重要的是它們沒(méi)有輻射傷害。由于釷鎢電極中的氧化釷產(chǎn)生微量的輻射，使得部分焊接人員不愿意靠近它們。

在使用釷鎢電極焊接時(shí)一定要保持良好的通風(fēng)環(huán)境，廢棄的焊接頭要妥善處理。

鎢電極鋯鎢電極

在鎢中摻雜氧化鋯，生產(chǎn)鋯鎢電極。具體數(shù)據(jù)如下表：

牌號(hào)摻雜物摻雜量其他摻雜量電子逸出功色標(biāo)涂頭

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

鋯鎢電極和純鎢電極一樣，只能在交流電環(huán)境下進(jìn)行焊接工作。

鋯鎢電極在交流電環(huán)境下，焊接性能良好。尤其在高負(fù)載電流的情況下，鋯鎢電極表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越性能，是其他電極不可替代的。

在焊接時(shí)，鋯鎢電極的端部能保持成圓球狀而減少滲鎢現(xiàn)象，并具有良好的抗腐蝕性。

由于其他可替代產(chǎn)品的出現(xiàn)，鋯鎢電極的需求量將會(huì)有減少的趨勢(shì)。主要替代產(chǎn)品是鎢鑭電極。

鎢電極釔鎢電極

釔鎢電極在焊接時(shí)，弧束細(xì)長(zhǎng)，壓縮程度大，在中、大電流時(shí)其熔深比較大主要應(yīng)用于軍事工業(yè)和航空航天工業(yè)。 在鎢中摻雜氧化鋯，生產(chǎn)鋯鎢電極。具體數(shù)據(jù)如下表：

牌號(hào) 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標(biāo)涂頭

WY YO₂ 1.80~2.20% <0.20% 2.0~3.9 藍(lán)色

鋯鎢電極，也用于射線(xiàn)高質(zhì)量焊接。需要最少的鎢污染最佳的應(yīng)用。鋯鎢電極一般應(yīng)用交流電，不推薦用于直流電。鋯鎢電極造用于鎂鋁及其合金的交流焊接。

鋯鎢電極的焊接特能位于純鎢電極和釷鎢電極之間，是為了改善純鎢電極在高負(fù)荷焊接條件下容易自身熔化進(jìn)而污染工件的弊端而研制的鎢電極產(chǎn)品。

鋇鎢電極特性

鋇鎢電極具有高的電子發(fā)射能力，低的逸出功，高的電子發(fā)射電子電流密度，良好的氣體放電燈起輝速度，低的電極工作溫度等優(yōu)良特性。另外，該電極還是一種無(wú)放射性毒害，且具有抗中毒能力的電極。

鋇鎢電極應(yīng)用

由于鋇鎢電極具有以上優(yōu)良特性常被應(yīng)用于光電子產(chǎn)品、航標(biāo)標(biāo)識(shí)、目標(biāo)跟蹤、舞臺(tái)及舞廳效果顯示、影視放映攝錄、激光汞浦、醫(yī)療定位治療光源及軍事武器等領(lǐng)域。例如，因其具有低的逸出功（φ=1.6ev），電流密度大（10A/cm2），啟動(dòng)性能優(yōu)良，能量輸出大等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于HID燈中。另外，鋇鎢電極具有低的逸出功能，所以常被制成電真空及激光器件，其中電光源產(chǎn)品的電子發(fā)射性能可達(dá)到從低到高的重復(fù)頻率（1~40次/秒）。使用鋇鎢電極制備而成的頻閃燈，其啟動(dòng)性能得到明顯的提高，可以在低于市供電壓（220V）的10%時(shí)正常使用。另外，由于該電極發(fā)生電流密度大，使得頻閃燈的亮度增加15%左右。同時(shí)，鋇鎢電極制備的高頻頻閃燈的使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)500萬(wàn)次以上，且在使用中不會(huì)出現(xiàn)漏閃、連閃。

鋇鎢電極還長(zhǎng)應(yīng)用于氙燈中。同普通熒光燈一樣,長(zhǎng)弧氙燈也是管狀的.燈管用耐高溫和熱膨脹系數(shù)小的全透明玻璃制作.管內(nèi)充有純度很高的氙氣,兩頭封接兩個(gè)釷鎢或鋇鎢電極,燈管比一般熒光燈。

作為電子源，浸漬鋇鎢電極被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)微波器件中。

鋯鎢電極含少量的氧化鋯(ZrO2)。鋯鎢電極的焊接特點(diǎn)，總體來(lái)說(shuō)位于純鎢電極和釷鎢電極之間。在交流焊接中，鋯鎢電極是最常用的，因?yàn)楹附訒r(shí)比純鎢容易起弧，而且弧束穩(wěn)定，而且也能很好的防治污染，載流能力也不錯(cuò)，，從性能的角度來(lái)看，總體上說(shuō)鋯鎢電極是最好的非放射性鎢電極。