铈与铈钨电极
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- 发布于 2013年10月11日 星期五 11:41
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铈是一种化学元素，它的化学符号是Ce，原子序数58，原子量140.115，属于镧系元素，也是稀土元素之一。元素名来源于小行星谷神星的英文名。1803年德国化学家克拉普罗特、瑞典化学家贝采利乌斯分别发现了铈的氧化物。铈的天然稳定同位素有4种：铈136、138、140、142。铈在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的。灰色软金属。在独居石中占稀土总量的40%以上。铈化学性质活泼，在空气中用刀刮即着火，溶于酸，不溶于碱。 铈为铁灰色金属，有延展性，熔点799°C，沸点3426°C，密度6.657克/厘米³。铈是除铕外稀土元素中最活泼的。铈在室温下很容易氧化；在冷水中缓慢分解，在热水中反应加快；大多数铈盐及其溶液为橙红色到橙黄色，具有反磁性和强氧化性。二氧化铈用于抛光精密玻璃制品，也可做玻璃去色剂和用于生产有色玻璃，硝酸铈用于制造白炽灯罩。
铈钨电极是在钨基中添加稀土氧化铈经过粉末冶金和压延磨抛工序制作而成的钨电极产品，是我国最早生产的无放射性钨电极产品，该产品的特点是在低电流条件下有着优良的起弧性能，维弧电流较小。因此，它常用于管道，不锈钢制品和细小精密部件的焊接。在低电流直流条件下或电极直径在2.0mm以下，铈钨电极是钍钨电极的首选替代品。
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镧钨电极的起源和发展
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- 发布于 2013年10月11日 星期五 11:00
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不锈钢焊条纯钨的熔点高（3650K）、电子发射能力强、弹性模量高、蒸汽压低，最早被用作电子发射材料，但纯钨的发射效率很低，并且在高温下再结晶形成等轴状晶粒组织会变脆，易断裂。为了克服上述缺点，各国材料工作者致力于研究和开发各种新型电极材料，以钨为基，掺杂一些高熔点、电子逸出功率低的稀土金属氧化物，即可提高再结晶温度，又能激活电子发射。但是，在以稀土钨电极为研究方向的基础上，尽管已经取得了一些成就，但从目前的全球市场来看，钨电极的替换使用仍然任重而道远。
在我国90年代，为了制取性能优良且无污染的钨电极，在三氧化钨粉末中添加氧化镧，经过还原、压制、垂熔、旋锻、拉伸制得了镧钨电极。经分析，镧钨电极的电性能明显优于铈钨和钍钨电极，镧钨中的氧化镧的迁移速率和蒸发速率低，能形成较好的燕尾搭接金相组织，具有良好的高温抗蠕变性能。采用高能球磨和真空热压烧结工艺制备出块体纳米晶钨-氧化镧电极材料，研究了不同氧化镧含量对纳米晶钨电极材料电性能的影响，同时用扫描电镜和能谱仪测定了燃弧后电极尖端La的分布及显微组织。结果表明：纳米晶钨-氧化镧电极的电性能优于传统的粉末冶金粗晶钨电极。当氧化镧含量在6％～8％时，其热电子发射能力和稳定性最好，但是随着稀土氧化镧含量的增大，镧钨电极的成型性和加工性更加困难。
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铈钨电极的起源与发展
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- 发布于 2013年10月11日 星期五 10:46
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不锈钢焊条纯钨的熔点高（3650K）、电子发射能力强、弹性模量高、蒸汽压低，最早被用作电子发射材料，但纯
钨的发射效率很低，并且在高温下再结晶形成等轴状晶粒组织会变脆，易断裂。为了克服上述缺点，各国材料工作者致力于研究和开发各种新型电极材料，以钨为基，掺杂一些高熔点、电子逸出功率低的稀土金属氧化物，即可提高再结晶温度，又能激活电子发射。但是，在以稀土钨电极为研究方向的基础上，尽管已经取得了一些成就，但从目前的全球市场来看，钨电极的替换使用仍然任重而道远。
铈钨是为了取代具有放射性污染的钍钨材料而发展起来的新型钨电极材料，前苏联在上世纪60年代已有研制新型电极材料的报道，我国上海灯泡厂在1973年开始研究W-CeO2电极，首先试制成功并应用，并已被国际标准化组织列入非熔化极标准中。目前国外大多采用纯钨粉与铈化合物直接混合的方法制取铈钨粉末。国内则通过采用蓝钨湿法掺杂二氧化铈，一次性还原、酸洗、等静压成型、轧制开坯等工艺所研制的铈钨电极，经检测和使用表明，所研制的铈钨粉末纯度高，压制性能和烧结性能好；铈钨坯的铈含量均匀，加工性能良好。电极一致性好，起弧性能佳，赢得了用户的广泛好评。实践证明，铈钨电极在小规格焊接用钨电极方面成功取代了钍钨，但在交流氩弧焊电极、气体放电光源等方面尚不能完全取代钍钨，而且铈钨电极还存在引弧较差，使用寿命较短等不足之处。
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钍钨电极的起源和发展
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- 发布于 2013年10月11日 星期五 10:54
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不锈钢焊条纯钨的熔点高（3650K）、电子发射能力强、弹性模量高、蒸汽压低，最早被用作电子发射材料，但纯
钨的发射效率很低，并且在高温下再结晶形成等轴状晶粒组织会变脆，易断裂。为了克服上述缺点，各国材料工作者致力于研究和开发各种新型电极材料，以钨为基，掺杂一些高熔点、电子逸出功率低的稀土金属氧化物，即可提高再结晶温度，又能激活电子发射。但是，在以稀土钨电极为研究方向的基础上，尽管已经取得了一些成就，但从目前的全球市场来看，钨电极的替换使用仍然任重而道远。
1913年平奇(Pintsch)发现了钨-二氧化钍电极材料，在纯钨中添加2%（质量分数）左右的二氧化钍，其逸出功率降低近一半而减小至2.63eV（纯钨为4.55eV），大大提高了发射效率，可达50mA/W~70mA/W（经碳化的纯钨电极只有25mA/W~40mA/W）.而且钨-二氧化钍的引弧和稳定性能也比纯钨大大提高。但是钍属于天然放射性元素，其α射线的半衰期长达1.4×1014年，在生产和使用中的放射性污染对环境和人体健康造成危害；日益高涨的环保意识限制了它的发展，而且钨-二氧化钍电极的电弧稳定性和耐久性也不能满足日益发展的焊接技术的需求，因此各国材料工作者都一直在进行研究和开发新的代钍钨电极材料。
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铈钨电极的性能和应用
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- 发布于 2013年10月11日 星期五 10:19
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７０年代上海灯泡厂研制成铈钨电极，随后实现了工业化。稀土金属铈比钍（Ｔｈ）具有更高的电子发射功能，又
属于非放射性元素。制成的电弧应用性能对比结果：２％铈钨优于日本２％钍钨，４％的铈钨优于２％的铈钨（无４％钍钨电极），具体表现为：电弧压缩性高，电弧细长稳定，能量集中，起弧电源或电压低，断弧间距大，使用寿命成倍提高。４％铈钨电极的应用，攻克了棉纺品防缩处理用“阻尼防缩机中关键部件阻尼棍子”等离子热喷涂的表面光洁度难关，打破了外商的垄断，使针棉织创汇价值大大提高。地质部科研用的铂箔筒封口技术，要求不使筒内液体化学物质挥发减量的难题，也是借助４％铈钨电极才解决。
水电部已规定，凡一万千瓦以上发电机组必须用上海灯泡厂的铈钨电极焊接，以保证质量。国防用激光器件采用铈钨电极后寿命从原来用钍钨电极的十多分钟，提高到数百小时，能量负载及光效也提高，解决了临战实用问题。１９８２年我国海上导弹试验时，国产激光器性能超过外国同类器件，其中铈钨电极显示了巨大的作用。此外在航标灯、飞机道路灯、眼底荧光照相灯、照明排版灯等１４０余种气体放电光源中应用取得了良好效果。目前，２％铈钨电极已列入了国际标准，我国也制定出铈钨电极国家标准，使我国首先在国际上形成能取代国际标准中钍钨系列中添加１％、２％、３％、４％的非放射性铈钨电极标准。
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