鈰鎢電極是在鎢基中添加稀土氧化鈰經過粉末冶金和壓延磨拋工序製作而成的鎢電極產品，是我國最早生產的無放射性鎢電極產品，該產品的特點是在低電流條件下有著優良的起弧性能，維弧電流較小。因此，它常用於管道，不銹鋼製品和細小精密部件的焊接。在低電流直流條件下或電極直徑在2.0mm以下，鈰鎢電極是釷鎢電極的首選替代品。

牌號、成份、色標、逸出功　　

Model 　　牌號  Added 　　Impurity 　　摻雜質  Impurity 　　quantity% 　　摻雜量% Other Impurities% 　　其

他雜質量% Tungsten%鎢% Electric 　　discharged 　　power 　　電子逸出功  Color 　　sign色標

WC20 CeO2 1.80-2.20 ＜0.20 餘量 　　The rest 2.7-2.8 灰Grey

其優點是鈰鎢極的X射線劑量及抗氧化性能比釷鎢極有較大改善；電子逸出功比釷鎢極約低10%，故引弧更容易，電弧穩定性更好。另外鈰鎢極化學穩定性好，陰極斑點小，壓降低、燒損少等，因此是目前TIG焊中應用最廣的一種鎢極。 常用鎢極的化學成分及牌號 純鎢極 W1 W≥99.92 SiO2≤0.03 Fe2O3Al2≤0.03 Mo≤0.01 CaO 釷鎢極 WTH-7 W餘量 其他雜質成分總的品質分數不大於 0.15%.

鈰鎢極 WCe-20 W餘量 CeO1.8-2.2 SiO2≤0.06 Fe2O3AI2O3≤0.02 Mo≤0.01 CaO≤0.01 鈰鎢極 電子逸出功低，化學穩定性高，允許電流密度大，無放射性，是目前普遍採用的一種電極. 純鎢極 熔點和沸點高，不易融化揮發、燒損，尖端污染少，但電子發射較差，不利於電弧的穩定燃燒。 釷鎢極 電子發射能力強，允許電流密度高，電弧燃燒較穩定，但釷元素具有一定放射性，推廣應用受到一定影響. 鋯鎢極 對必須防止電極污染基體金屬的特殊條件下，可以選用這種鎢極。這電極的尖端易保持半球形，適於交流焊接。


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中國20世紀70年代開始研製鈰鎢電極材料，經過近10年的生產實踐，生產工藝趨於穩定和成熟，80年代初期，在國內和國際上申請了鈰鎢電極材料生產的專利。在生產過程中，如何使摻雜的氧化鈰在鎢基體內分佈均勻和彌散，是提高電極電子發射能力、改善電弧性能、延長使用壽命的重要因素之一。因此，在原料選擇上，通常是採用藍色氧化鎢或三氧化鎢摻雜，並且摻雜劑不是直接採用氧化鈰，而是採用其可溶的鹽類，如硝酸鈰或氯化鈰。以此水溶液作母液，往裏添加三氧化鎢或藍鎢，在加料過程中，不斷加熱攪拌，蒸發濃縮，從而形成包覆粉末。摻雜時也可將硝酸鈰或氯化鈰水溶液噴灑在盛有三氧化鎢或藍鎢粉的特別容器內(邊轉動邊加熱)。摻雜後的粉末必須加熱至一定溫度，使鹽類分解，形成氧化鈰質點，分佈在三氧化鎢或藍鎢粉末顆粒的表面上，再經過氫氣還原，得到W-CeO2粉末。CeO2的含量為1％～4％，根據使用要求選定。摻雜粉末經過壓制成形、預燒、垂熔，得到鈰鎢坯條，其加工工藝見摻雜鎢絲生產，但其旋鍛開坯溫度稍高，為1500～1600℃。

作為電極材料，電子逸出功的高低是筏量材料電子發射性能好壞的一個重要指標。只有具有低的電子逸出功，才能滿足電弧穩定、集中、承載電流密度大的工藝性能要求。實驗證明，鈰鎢電極具有比釷鎢電極更低的電子逸出功(純鎢的電子逸出功為4．55eV，W-2％ThO2為2．7eV，W-2％CeO2為2．4eV)，這種電極材料比釷鎢電極具有更大的優越性。首先，鈰鎢電極的電子發射能力強，容易得到細長的電弧，使熱量更為集中，其許用電流密度比釷鎢電極提高5％～8％。其次，鈰鎢電極的燒損率低，壽命長，引弧和穩弧都易保證。再次，鈰鎢電極放射性劑量極低，僅及釷鎢材料的千分之一左右，相當於大地泥土中的放射劑量。因此採用鈰鎢電極代替釷鎢電極，不僅可以消除生產和使用過程中對人體累積性的內照射危害，並免除對環境的放射性污染，而且在技術性能和使用效果上也能取代釷鎢電極，某些性能甚至比釷鎢材料更優越。


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鈰鎢電極的應用

鈰鎢電極材料除了在氬弧焊、等離子弧焊方面取代釷鎢電極外，在等離子切割、等離子噴塗、等離子熔煉中的應用效果也是令人滿意的。此外，作為鐳射光泵光源，以鈰鎢電極取代釷鎢電極後，使光源的光效提高12％左右，壽命提高5～10倍。在電光源中，對於中小功率氙燈已使用鈰鎢電極，在電真空中，鈰鎢材料作為封接件，具有較好的使用效果。

鈰鎢電極存在的問題及發展趨勢

鈰鎢電極材料雖然在小規格焊接用鎢電極方面成功地取代了釷鎢，但作為交流氬弧焊電極以及大功率氙燈等氣體放電光源方面的陰極材料，鈰鎢電極的使用性能和壽命與釷鎢相比，仍存在忽高忽低的不穩定情況。此外，由於鈰具有較高的蒸汽壓，因而作為電子管陰極材料，尚存在衰減快、穩定性差等問題。因而在這些領域仍在使用釷鎢電極材料。

隨著現代工業的進步和發展，焊接、切割的母材的品種、規格及形狀日趨繁多，而且焊接領域裏正興起自收shou動焊接、高精密焊接等一系列新技術，對電極材料及電弧特性提出了更高更苛刻的要求。釷鎢、鈰鎢電極材料不論是在起弧、穩弧還是在耐燒損性能方面都滿足不了日益發展的焊接技術要求。為此，各國科技工作者正致力於研究新型的電子發射材料。研究表明，在鎢基體中加入鑭或釔等稀土氧化物，可以大大提高鎢的電子發射能力，尤其是鑭鎢電極材料，從小電流到大電流範圍，均具有優良的引弧、穩弧和耐燒損性能。日本在80年代後期已能批量生產稀土鎢電極材料，此後不久，中國也研製成功。可以預料，這種新型的電子發射材料將涉足許多工業領域，用途越來越廣，很有發展前途。


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用粉末冶金和金屬塑性加工的方法生產鎢中含有一定量氧化鈰(≤4％)的電極材料。鈰鎢電極材料是一種非放射性電極材料，它是20世紀50年代以來為了取代放射性釷鎢電極材料而逐步發展起來的。這種電極材料在惰性氣體保護電弧焊和等離子焊接、切割等方面得到了廣泛應用。

釷鎢電極始用於20世紀50年代初期，它是在鎢中加入≤3％的氧化釷。這種材料具有高的電子發射能力，耐燒損性和起弧性能良好；但是，由於釷是放射性元素，在生產、貯藏和使用過程中容易產生放射性污染，危害人體健康，因而從50年代中期開始，人們就開展了代釷材料的研究工作。1956年，美國路易士(A．Louis)進行了在金屬鎢粉中直接加入0．5％～3．0％氧化鈰粉末的試驗，然後通過壓坯、垂熔、旋轉鍛造制出焊接用電極。兩年後，他將氧化鈰含量減少到0．01％～0．30％，使加工性能得到改善。1965年美國赫爾曼(J．Hermann)採用極細的純鎢粉壓制成生坯，將此生坯或經過預燒的坯條浸泡在稀土金屬鹽類的溶液中，通過滲吸來實現摻雜，隨後燒結，並按常規方法旋鍛至所需直徑。1967年，羅蒙諾夫(V．N．Romonov)研製了含氧化鈰1％的鈰鎢材料，其製備工藝是：在800～850℃下將仲鎢酸銨煆燒成三氧化鎢，然後將鈰的硝酸鹽或氧化物水溶液摻入三氧化鎢懸浮液中，再把摻雜好的三氧化鎢用氫氣一次還原成鎢粉。加乙醇和甘油混合劑後，在600MPa壓力下壓成9mm×9mm×400mm的坯條，經過預燒和垂熔後，坯條中CeO2含量為0．87％，旋鍛加工時，其加熱溫度為1475～1500℃。


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