鎢是稀有高熔點金屬，可提高鋼的高溫硬度，屬於元素週期表中第六週期（第二長週期）的ⅥB族。鎢是一種銀白色金屬，外形似鋼。鎢的熔點高，蒸氣壓很低，蒸發速度也較小。鎢的化學性質極為穩定，是化學中惰性金屬，因此廣泛應用於航太航空、軍工、鋼鐵、能源、汽車、機械製造、化工、電子等重要領域，是一種極為重要的戰略金屬元素。中國是世界上最大的鎢儲藏國。鎢資源儲量占世界總儲量的 70%左右，全球每年消耗的鎢資源80%以上來自我國。目前,我國鎢工業從採礦、冶煉、加工一直到國際貿易，已形成完整的工業體系，在我國國民經濟發展中發揮著十分重要的作用。

一、鎢電極在工業生產和國民經濟中的地位

鎢具有熔點高、高溫強度好、熱電子發射能力強等特點，很早就被用作熱電子發射材料。鎢基熱電子發射材料是一種關鍵工業材料，常用作電子設備陰極和氬弧焊接電極。鎢電極廣泛應用於惰性氣體保護焊、等離子體焊接、切割、熱噴塗及電真空等領域。其中，應用最廣的要數惰性氣體保護焊。惰性氣體保護焊作為金屬材料的重要連接方式已經成為製造業中不可缺少的基本製造技術之一，在國民經濟中起著重要作用。在眾多惰性氣體保護焊中，氬弧焊是國內外發展最快、應用最廣泛的一種焊接技術，已經成為各種金屬結構焊接必不可少的手段。鎢電極作為氬弧焊焊接用主要熱源材料之一，其出現和發展帶動了焊接技術的發展，摩天大樓、大跨度橋樑、壓力管道容器、船舶等大型結構件的建設均離不開氬弧焊接技術。目前我國鎢電極年消耗量約2000t。鎢電極的主要產品有純鎢、釷鎢、鑭鎢、釔鎢、鈰鎢、鋯鎢和多元複合鎢電極。

二、鎢電極種類、特點及其主要應用領域

鎢作為熱電子發射材料在工業中得到了廣泛應用，作為燈絲應用於照明行業中。但是純鎢作為電極材料，其發射效率低、逸出功高（4.52eV）、電流容量小，在大電流下燒損比較嚴重，在高溫條件下長時間工作會發生再結晶現象，形成等軸狀晶粒組織，使材料變脆而發生斷裂。純鎢電極不添加任何稀土氧化物，電子發射能力最小，所以只適合於交流大負荷條件下的焊接，如鋁和鋁鎂合金的焊接等。

釷鎢電極材料的發明始於1913年，是在純鎢中摻雜了 2%左右的二氧化釷（ThO2）。釷鎢電極具有起弧容易、電弧穩定、載流量高、抗焊縫污染等優點，其逸出功比純鎢降低一半即 2.62eV。釷鎢電極是傳統電極，有著優異的焊接性能，通常用於碳鋼、不銹鋼、鎳合金和鈦金屬的直流焊接。但釷是天然放射性元素，在加工使用以及材料廢品的回收再利用時極易對人體和環境造成放射性污染，從而對環境和人體帶來危害。

目前國內外單用於氬弧焊的鎢電極材料每年消耗量已達上千噸，處理不當很可能造成嚴重的環境污染。美國、歐盟的相關生產商由於政府限制，已經停止釷鎢材料的生產或將生產轉移到發展中國家。隨著各國對環境保護和職業健康的日益關注，全球停止釷鎢的生產和使用是必然趨勢。

近20年以來，隨著科技的不斷發展，焊接技術、切割材料的品種、規格及形狀日趨繁多，在現代TIG(鎢 極 惰 性 氣 體 保 護 焊)和PLASMA(等離子)等領域內正興起自動焊、等離子噴焊、等離子切割和高精度焊接等一系列新技術、新工藝，對電極材料的可靠性和穩定性提出了更高的要求。同時，為了與人類社會文明發展相適應，關於鎢電極材料在生產、使用過程中對環境造成的影響也有了更高、更為苛刻的要求。為此，各國材料研究人員正致力於研製各種新型鎢電極材料。

至今為止，在替代放射性釷鎢電極方面的進展，基本都集中在稀土(鈰、鑭、釔及其複合稀土氧化物)鎢電極材料方面。

目前，在不含放射元素釷的電極產品中，使用較多的電極是鈰鎢電極。自20世紀七八十年代，我國上海燈泡廠、北京鎢鉬材料廠等先後投入鈰鎢材料的開發和生產，鈰鎢電極己被國際標準化組織列入非熔化極國際標準中。鈰鎢電極具有起弧效果佳、耐燒損、壽命長等優點。由於鈰鎢電極是為了取代放射性釷鎢材料而發展起來的，在國內外有較廣的應用市場，尤其是在小規格焊接用鎢電極方面成功地取代了釷鎢電極，贏得了用戶的廣泛好評。但在交流氫弧焊電極、大功率超高壓球形氛燈的陰極材料等方面尚不能完全取代釷鎢電極，仍存在焊接電流不穩定的情況。同時，鈰鎢電極還存在引弧性能較差、使用壽命較短等不足。

20世紀 80年代，科研人員將稀土氧化物三氧化二釔（Y2O3）直接摻雜到氧化鎢裏，經過還原、燒結及加工製備成各種規格的釔鎢電極。釔鎢電極在工作狀態下，電弧弧束細長、壓縮程度大，尤其在中、大電流工作條件下熔深最大，目前主要用於軍工和航空航太工業領域。通過對釔鎢電極材料的引弧性能、電弧靜特性、抗燒損能力以及焊接工藝試驗，發現該類電極只能局限於小電流焊接，在大電流負荷下電極燒損嚴重，電子發射穩定性差。

20世紀 90年代以來，北京礦冶研究總院和北京工業大學對鑭鎢電極也進行了研究。研究發現添加氧化鑭的鎢絲比釷鎢絲具有更低的使用溫度及更高的電子發射能力，而比添加其他稀土氧化物的鎢絲具有更長的使用壽命，鑭鎢電極中氧化鑭的遷移速率和蒸發速率低，容易形成燕尾搭接金相組織，從而改善高溫抗蠕變性能。除此之外，鑭鎢電極耐用電流高、燒損率最小，但其加工性能和電弧穩定性不夠。目前，鑭鎢電極主要用於直流焊接。由於鑭鎢電極的電性能最接近2%的釷鎢電極，氬弧焊操作人員不需要改變焊接操作程式就可以快捷地使用這種電極替代釷鎢電極而免受釷的放射性危害，這種轉變在交流條件和直流條件下均可行。目前，鑭鎢電極在歐洲和日本成為最受歡迎的釷鎢電極替代品。

鋯鎢電極中含少量的二氧化鋯(ZrO2)。鋯鎢電極的焊接特能位於純鎢電極和釷鎢電極之間，是為了改善純鎢電極在高負荷焊接條件下容易自身熔化進而污染工件的弊端而研製的鎢電極產品。鋯鎢電極在交流電流條件下表現良好，焊接時電極尖端能保持圓球狀，而且電弧比純鎢電極穩定。鋯鎢電極最大的特點是，在高負載電流的情況下焊接時，這種電極圓球狀結構能夠減少滲鎢現象，並具有良好的抗腐蝕能力。鋯鎢電極適用於鎂鋁及其合金的交流焊接，目前國內的生產廠家主要是北京礦冶研究總院下屬北礦新材。

採用稀土氧化物作為彌散強化的第2相加入鎢基體中，可以提高鎢電極的再結晶溫度、降低電子逸出功、延長使用壽命、提高材料綜合性能，特別是多種稀土複合添加，可使電極承載電流範圍更寬，焊接性能優於釷鎢電極。應用實踐證明，單元稀土鎢電極材料的焊接綜合特性尚不能與釷鎢電極相媲美，只能應用在小電流焊接等場合，目前不可能完全取代釷鎢材料。北京礦冶研究總院與北京工業大學共同研發、生產的多元複合稀土鎢電極受到了國際、國內市場的青睞，主要出口注重環保的歐盟和美國等地區。

三、鎢電極未來發展方向——綠色環保電極

北礦新材是國內最早研究開發出稀土難熔合金材料體系並將其推向焊接應用的單位，實現了稀土鎢鉬製品高效、低能耗製備，鎢電極產品研發和生產技術水準在同行中始終處於領先地位。自 20世紀 90年代開始，北礦新材就開始了單元和多元複合稀土鎢電極研究，分別開發了鈰鎢、鑭鎢、釔鎢等一系列產品，其中有 3項電極產品分別獲得中國有色工業總公司科技進步二等獎和三等獎。特別是在21世紀初，北礦新材與北京工業大學聯合系統探討各種稀土鎢焊接電弧機理與燒損機制，研究掌握複合效應及其規律，開發出多元複合稀土鎢材料新技術，以及綜合焊接性能優於現行釷鎢電極的多元複合稀土鎢電極 ；形成多元稀土鎢電極的APT直接摻雜、大溫度梯度還原、低電流垂熔燒結等工業新技術，形成並完善了稀土鎢電極的工業生產技術規程 ；研製出生產線關鍵裝備，實現了高效生產和關鍵過程品質控制，工業生產成品率比現行釷鎢電極等產品高 5%以上，中國有色金屬工業協會組織鑒定認為“整體技術達到了國際領先水準”，“多元複合稀土鎢電極及其製備技術”獲得 2008年國家技術發明二等獎。北礦新材還建立了世界上首條多元複合稀土鎢電極工業生產線，系列綠色電極應用於國內外製造業，引導實現金屬焊接切割材料的無放射性生產和使用，為我國運載火箭、先進戰機、“神舟五號”飛船發射作出了貢獻。2011年，在北京市科委股權投資支持下，北礦新材又重點開展了北京市科技成果轉化項目——無放射性稀土鎢電極規模製造。

北礦新材的多元複合稀土鎢電極產品具有技術經濟優勢、市場競爭力強。多元複合稀土鎢電極總的化學成分添加量與單元鎢電極相同，目前3種稀土複合添加的原料成本是添加同量釷原料成本的一半，尤其是新工藝使成品率提高，生產成本明顯低於釷鎢，大體上與現有鈰鎢等單元稀土鎢電極相當。多元複合稀土鎢電極綜合焊接性能極其優異，能夠適應不同電流焊接範圍和焊接母材的需要。從性價比看，多元複合稀土鎢電極具有明顯的技術經濟優勢，市場競爭力強，廣泛應用於工業製造、國防和民用商品領域，如飛機、“神州”系列、電站、各類金屬結構、鍋爐、船艇、汽車和自行車等國家重點工程和社會生活領域，引領了相關領域綠色生產和使用，產品的使用性能逐步得到用戶認可。目前，北礦新材的產品出口主要銷往對環境要求高的歐洲、日本等地區，替代了釷鎢及其它牌號的電極，是目前國際上唯一生產銷售的多元複合稀土鎢電極工業產品，獲得了全世界範圍認可。

世紀初，北礦新材與北京工業大學聯合系統探討各種稀土鎢焊接電弧機理與燒損機制，研究掌握複合效應及其規律，開發出多元複合稀土鎢材料新技術，以及綜合焊接性能優於現行釷鎢電極的多元複合稀土鎢電極 ；形成多元稀土鎢電極的APT直接摻雜、大溫度梯度還原、低電流垂熔燒結等工業新技術，形成並完善了稀土鎢電極的工業生產技術規程 ；研製出生產線關鍵裝備，實現了高效生產和關鍵過程品質控制，工業生產成品率比現行釷鎢電極等產品高 5%以上，中國有色金屬工業協會組織鑒定認為“整體技術達到了國際領先水準”，“多元複合稀土鎢電極及其製備技術”獲得 2008年國家技術發明二等獎。北礦新材還建立了世界上首條多元複合稀土鎢電極工業生產線，系列綠色電極應用於國內外製造業，引導實現金屬焊接切割材料的無放射性生產和使用，為我國運載火箭、先進戰機、“神舟五號”飛船發射作出了貢獻。2011年，在北京市科委股權投資支持下，北礦新材又重點開展了北京市科技成果轉化項目——無放射性稀土鎢電極規模製造。

北礦新材的多元複合稀土鎢電極產品具有技術經濟優勢、市場競爭力強。多元複合稀土鎢電極總的化學成分添加量與單元鎢電極相同，目前3種稀土複合添加的原料成本是添加同量釷原料成本的一半，尤其是新工藝使成品率提高，生產成本明顯低於釷鎢，大體上與現有鈰鎢等單元稀土鎢電極相當。多元複合稀土鎢電極綜合焊接性能極其優異，能夠適應不同電流焊接範圍和焊接母材的需要。從性價比看，多元複合稀土鎢電極具有明顯的技術經濟優勢，市場競爭力強，廣泛應用於工業製造、國防和民用商品領域，如飛機、“神州”系列、電站、各類金屬結構、鍋爐、船艇、汽車和自行車等國家重點工程和社會生活領域，引領了相關領域綠色生產和使用，產品的使用性能逐步得到用戶認可。目前，北礦新材的產品出口主要銷往對環境要求高的歐洲、日本等地區，替代了釷鎢及其它牌號的電極，是目前國際上唯一生產銷售的多元複合稀土鎢電極工業產品，獲得了全世界範圍認可。


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我國鎢礦生產現狀

我國鎢礦儲量和生產量世界第一，占世界百分之八十幾以上，對世界鎢行業生產和應用產生至關重要的作用。經過最近幾年的清理整頓，我國目前擁有鎢礦山企業123家，分佈在贛、湘、粵、桂、滇以及閩、浙、蒙、青、皖10個省(區)。其中原屬中央現已下放地方管理的統配礦山21家，其餘均為原地方礦山。102家地方礦山中，除內蒙東烏珠穆沁旗鎢礦、江西分宜大崗山鎢礦等少數幾個縣(旗)屬國有鎢礦外，其餘均通過承包、租賃、拍賣等各種不同形式轉為私營或以個體資本為主的股份制企業。2002年我國鎢精礦產量高達6.7926×10⁴ t，已經超過高產的1990年、1991年的產量數。

我國從20世紀80年代中期開始，鎢精礦產量一直居高不下，1998年之後的連續5年供應量超過6×10⁴ t，2001年超過8×10⁴ t。中國的鎢供應量占世界需求量的80％以上，有的年份甚至超過90％。這和我國占世界儲量41％的比例顯然不符。我國目前鎢精礦生產總量還是嚴重失控，亂采濫挖的現象還相當嚴重。

我國鎢精礦產量過大，不但大量消耗了我國寶貴的鎢資源，而且還給我國鎢品出口貿易造成巨大的損失。我國政府應對鎢礦資源的保護有一個充分、全面的認識，保持鎢礦山的可持續發展。

對策及建議

鎢冶煉企業是中國鎢工業的重要組成部分，發展達到了重要的階段，也正發生著轉型、轉制，也存在著許多不容忽視的問題。建議：

（1）加強宏觀調控"建立行業准入制度，制止低水準重複建設。

如前所述，現有的冶煉產能空置率已近80%，而且有些廠家正在或擬進一步擴大產能。實踐證明冶煉企業加工能力過大，必將刺激鎢礦的亂采濫挖"加快鎢資源的消耗速度。建議儘快建立行業准入制度，如控制銀行貸款比例，規定商品和自用，APT，氧化鎢的比例以及環保等。

（2）在全國組建“扶持若干企業集團”保持適度競爭。

雖然我國鎢工業有了很大的發展，但和國際知名企業比較，無論是經濟總量，技術水準，產品檔次，資金等都存在著很大的差距。建議國家從國家戰略和產業安全的角度，以資本為紐帶，組建、扶持若干企業集團，保持適度的競爭。一方面增強企業的競爭力，另一方面使國內一些規模小、能耗高、環保差的生產企業得以優勝劣汰。逐步使中國的鎢企業做強做大。同時使國家寶貴的鎢資源得到充分有效的利用。

（3）消除地方行政保護和不合理的稅收優惠政策。

雖然國家出臺了許多很好的整治政策，實事求是地講，都無法落實到位。礦山的亂采濫挖，冶煉加工的低水準重複建設“禁而不止”，低級產品不斷增長，很主要的原因之一是地方行政保護和不合理的稅收優惠政策，從而使一些規模小、能耗高、環保差、品質低的企業得以生存。利用稅收等優惠政策，可以不計成本地低價惡性競爭。從而極大地浪費了鎢資源。實際上我國鎢儲量形勢不容樂觀，容易開採、使用的鎢精礦經過幾十年來的不斷使用消耗，所剩不多。約70%的白鎢礦大多是共生伴生礦，開採條件差，品位低。

（4）加強產、學、研合作，重視新技術的研究。

萃取法和離子交換法經過二十多年的不斷研究和完善，達到了國際先進水準，但基本上適用的是精礦。萃取法還要靠化學除雜，離子交換法雖然可以除雜，但同樣對低品位，難選礦適應性不強。雖然有些新技術的報導，但都存在著這樣那樣的缺陷，難以實現大規模的工業化應用。
 

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隨著經濟的快速發展、國家政策大力支持和鼓勵等背景下，我國數控機床行業的旺盛需求將繼續保持高速增長，尤其是高檔數控機床將迎來更大的市場空間。但是，長期以來我國經濟建設所需的高檔床仍然主要依賴進口，國產中檔數控系統市場國內佔有率只有5%，而高檔床所需的數控系統95%來自境外，功能部件國內市場佔有率僅為30%。

近年來在我國機床工具製造行業有一個共識，那就是：中國經濟的高紅利時代已經開始過去，2012年中國經濟轉型的重點在於製造業的轉型。某網站指出，雖然中國擁有世界上數量最多的機床製造廠家，但缺少世界級的跨國機床集團和"精、特、專"小巨人企業。機床行業作為機械行業的工作母機，轉型升級的緊迫性更為明顯。

目前機床設計及創新能力不能滿足航空製造業的需求，使得用戶不得不尋求國外製造商。國產機床也沒有成熟的可靠性強的數控系統，國內數控系統僅在一般電加工設備上保持相應的市場份額。因此，我國機床產業轉型升級迫在眉睫。

"轉型升級"是我國機床企業做大做強的必然選擇。轉型升級僅滿足於能做是不夠的，需要實現由"能做"到"做好"的升級和跨越;僅能做某種產品是不夠的，需要具備為用戶提供完整解決方案的能力。但同時華夏模具網也表示，由於國產機床產品調整步伐仍不夠快速和及時，國產機床產品構成大多以低檔為主，中低檔機床佔據我國機床產量的一半以上。

僅有技術手段是不夠的，需要企業整體素質的全面提升；僅有產品、市場的調整是不夠的，需要產業內部專業化結構的調整;僅考慮技術和經濟要素是不夠的，需要企業制度和文化層面的創新和升級。因此，為推進"機床強國"目標的實現，某網站建議提出了三個標誌性目標：

第一，在向行業主要服務領域重點企業主導產品的典型零件加工裝備上有突破性進展。

第二，國產數控機床特別是中高檔數控機床在國內市場佔有率明顯提高，國內中高檔數控機床應用數控系統和主要功能部件國產化率明顯提高。

第三，少數幾種或更多機床工具產品成為國際知名品牌，少數幾家或更多企業成為世界強勢企業。


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近日，由廈門虹鷺鎢鉬工業有限公司、國家鎢材料工程技術研究中心和中國核工業集團公司西南物理研究院三方合作共建的“新型鎢基核材料及部件實驗室”的揭牌儀式在廈門國家鎢材料工程技術研究中心舉行。標誌著廈門鎢材料開發向核工業邁進。

“新型鎢基核材料及部件實驗室”今後的工作內容將圍繞國際熱核聚變實驗堆計畫開展。

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