鎢電極材料化學成分對電弧性能的影響

鎢電極材料的電弧性能受本身的物理化學性能、機械力學性能、化學成分及組織結構的影響。以下主要分析鎢電極的化學成分對焊接過程電弧性能的影響。
純鎢電極的電子逸出功高，不利于高電子流發射，電極的壽命和電弧性能較差，直接影響了焊接效果。爲了改善純鎢電極的劣勢，隨著研究的深入，研製出稀土鎢電極和多元稀土鎢電極。根據物理學發射機制下的電流密度公式Je=AT₂exp（-eφ/kT）可知，爲了减小電極的eφ（即電子電量），可以在鎢電極中添加低eφ值的稀土類氧化物等其他元素。不同類型的稀土鎢電極具有特定的Je值，所以其電弧性能也相對穩定。

鎢電極的化學成分的種類、含量、分布及其高溫特性决定了電弧的引燃性及穩定性。在含量方面，以單元稀土鎢電極爲例，稀土氧化物含量較高，則電極的引弧性能更好。另外，稀土氧化物的分布均勻性及高溫蒸發、擴散行爲也在一定程度上影響電弧性能。電弧性能惡化的主要原因就是所添加稀土氧化物的蒸發、分解所引起的。不同種類的稀土鎢電極在不同條件下電弧性能具有一定差异，其中二元電極優于純鎢電極，三元電極優于二元電極。

鎢電極電弧放電過程中，電極的端部會出現環狀傘形瘤狀物，被稱之爲“Rim”現象。鎢電極表層物質中添加稀土氧化物的含量較中心部位高得多，可使鎢電極在短暫時間內利于引弧，當保護氣體中混入少量的O₂或焊接工藝參數調到短時過負荷狀態時均可能出現“Rim”現象。該現象目前仍在研究中，有學者認爲，這是由于鎢和稀土氧化物的氧化、蒸發、分解、沉澱及不同熔點導致的分凝作用及成分偏析沉澱形成的，實際上就是鎢電極化學成分在高溫下發生變化的結果。“Rim”現象雖然對短暫的引弧有利，但是長時間會導致表層添加物濃度的减少，影響電極的引弧性能和增加消耗。

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