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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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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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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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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在鎢中加入氧化鈰，生產鈰鎢電極。具體資料如下：

牌號 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標塗頭
碳化鎢0 氧化鈰2 1.80~2.20% <0.20% 2.7~2.8 灰色

鈰鎢比釷鎢材料有如下優點：

*非輻射性 *低熔化率 *長的焊接壽命 *良好的起弧性。因此，鈰鎢是低電流焊接環境下釷鎢的最好代替品。
鈰鎢電極主要應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製造商的標準，此外，它也用於其他的低電流應用像是精小的部件焊接等。

鈰鎢並不適合於高電流條件下的應用，因為在這種條件下，氧化物會快速的移動到高熱區，即電極焊接處的頂端，這樣對氧化物的均勻度造成破壞，因而由於氧化物的均勻分佈所帶來的上述好處將不復存在。


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鈰鎢電極的優點

鈰鎢電極的優點是無輻射，熔化率低，使用壽命長。鈰鎢電極是在低電流焊接下最好的產品同時也用於其他低電流如微小的和複雜的零件的焊接。鈰鎢電極具有鎢的性能以及這種電極的環境價值，鈰鎢電極頭的顏色是灰色。

鈰鎢電極與釷鎢電極相比有如下優點：釷鎢電極有輕微的輻射，它們要在高電流情況下才能夠運行。然而，鈰鎢電極是屬於非輻射的焊接材料，並可以在低電流下運行。

鈰鎢電極可以代替釷鎢電極。鈰鎢電極的另一個化學性質是，它們的陰極斑點小，壓降，不燃燒，所以在氬弧焊接中是最廣泛使用的。

鈰鎢電極的用途

適用於直流電或交流電焊接，尤其在小電流下對有軌管道、細小精密零件的焊接效果最佳。主要應用於碳鋼、不銹鋼、矽銅、銅、青銅、鈦等材料的焊接，但是有輕微的放射性污染。


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鈰鎢電極的特性

鈰鎢電極在20世紀80年代早期就介紹了到美國，作為一種非放射性鎢電極來替代釷鎢。通常鈰鎢電極裏面含有2%的氧化鈰。眾所周知，鈰鎢電極在低電壓下，適合直流焊接，因為在低電壓下容易起弧，在工作時比釷鎢要低10%。用於管道焊接，鈰鎢電極是最流行的，也通常用來焊接細小部件。和純鎢電極相比，鈰鎢電極有更低的燃燒率或蒸發率。隨著氧化鈰含量的提高，這些優點也提高。鈰具有最高的遷移率，因而在開始焊接的時候，焊接性能非常優良。隨著時間推移，由於晶粒長大，遷移率會顯著降低。然而在低電壓下，壽命比釷鎢電極更長。正是由於這些特性，通常有利於短週期焊接或者具體的焊接量，然後才能更換電極。高電流、電壓焊接最好使用釷鎢電極或者鑭鎢電極。鈰鎢電極（EWCe-2）成功用於直流或者交流電上，然而主要還是用於直流電焊接，因為在交流焊接時，容易劈裂。

鈰鎢電極的包裝要求：10只/塑膠盒，長度是150mm或175mm,1000只每紙箱。


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鑭鎢電極目前已經是國際上最受歡迎的電極材料，尤其是含量為1.5％（與含量2.0％有區別）的鎢鑭電極。科學研究表明，1.5％鑭鎢具有最接近2.0％鎢釷所表現出來的導電性能，因此，焊接人員可以輕鬆的更換電極，而不用更換設備的參數。在1998年有一個很著名的現場試驗，就是將2.0％釷鎢電極，2.0％鎢鈰電極和兩家廠商提供的1.5％鑭鎢電極分別在70安和150安電流，300伏直流電環境下進行焊接任務，果就是，在這兩種情況下，1.5％鑭鎢電極都表現出了其卓越的焊接性能，同時還體現了它的燒傷率小的特點。鑭鎢電極也適用於交流電焊接任務，而且性能卓越。

鑭鎢電極因其具有良好的焊接性能而在國際焊接界備受關注。鑭鎢電極的導電性能最接近WT20釷鎢電極。因此，電焊工不需要改變任何焊接操作程式就能方便快捷的用這種電極替代釷鎢電極。這種轉變，不管是在交流條件下還是在直流條件下都輕鬆自如。鑭鎢電極另一優點表現在其耐用電流高而燒損率最小。


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镧钨电极的制造方法，涉及一种主要用于ＴＩＧ（钨极惰性气体保护焊）和ＰＬＡＳＭＡ（等离子）技术领域，进行金属的焊接、切割、喷涂、熔炼等的一种钨电极的制造方法。其特征在于：ａ、采用醋酸镧与包括ＡＰＴ、三氧化钨和钨粉的固体原料加水制成的料浆混合均匀，制备镧钨包覆粉；ｂ、镧钨包覆粉中镧盐的分解过程是在氢气气氛中进行。本发明的方法可使镧盐分解更加充分，明显改善了垂熔过程中方料的导电性能，并且使镧盐的分解与还原过程在同一设备中同时进行，减化了工艺，可有效地减少了工时、节约了能源。

镧钨电极在交流电焊接中表现出色。同时，因为在焊接过程中电极末端呈球状，抗污染能力很强，非常适用于焊缝不得受严重污染的场合。镧钨电极是百十年代欧洲国家推出的一类产品，目的是期望替代具有辐射性的钍钨电极。一经推出，镧钨电极便受到国际各焊接界的好评，并且其出口量已经跟钍钨电极相当。镧钨电极特点是导电性能最接近2%钍钨电极，耐用电流高而烧损率最小。

镧钨电极含有氧化镧成分，氧化镧分为2%、1.5%、1%三种等级。镧是一种稀土，，且没有放射性，所以镧钨电极是被称为取代钍钨电极的产品。镧钨电极主要适用于直流焊接，交流焊接也可以起到不错效果。1.5%镧钨电极，低电流下容易起弧而且能稳定低电流下的电弧。2%的镧钨电极寿命比钍钨更长，在大多数使用中起弧更易。尤其擅长(a)防止热冲击，(b)短周期焊接中重复点火的情况下，焊接良好(c)避免污染。


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為了制取電性能優良且無放射性污染的鎢電極，在三氧化鎢粉中添加氧化鑭，經還原、垂熔、旋鍛、拉伸制得Φ２．７ｍｍ的鑭鎢電極與同規格的鈰鎢、釷鎢電級進行了電性能比較，同時用掃描電鏡，測定了電性能試驗後鑭鎢、鈰鎢電極鑭、鈰含量的分佈情況及顯微組織。結果表明：鑭鎢電極的電性能明顯優於鈰鎢、釷鎢電極；鑭鎢中的氧化鑭的遷移速率、蒸發速率低，能形成較好的燕尾搭接組織，具有高溫抗蠕變性能。

鑭鎢電極製造的方法與採用硝酸鑭製備鑭鎢包覆粉的方法相比，共同點是隨著還原時間的延長，其鑭鎢包覆粉的平均粒度長大。而硝酸鑭受還原時間的影響更為敏感，平均粒度增大範圍寬。本發明的方法，鑭鎢包覆粉受還原時間影響的粒度波動範圍則較小，在一定的時間內粒度範圍基本趨於一致。這兩種不同的方法，都是最終以La2O3的形式包覆在鎢基中，起著細化晶粒的作用，但由於它們各自分解溫度上的差異，必然導致結果上的差異。本發明的方法，在特定的工藝條件下，粉末粒度範圍波動較小，且符合壓制、預燒工藝要求，可有效地減化工藝，有利於消除氮氧化物有害氣體的污染，是一種較為理想的鑭鎢電極的製備方法。


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