铈钨电极的电极性能

中国20世纪70年代开始研制铈钨电极材料，经过近10年的生产实践，生产工艺趋于稳定和成熟，80年代初期，在国内和国际上申请了铈钨电极材料生产的专利。在生产过程中，如何使掺杂的氧化铈在钨基体内分布均匀和弥散，是提高电极电子发射能力、改善电弧性能、延长使用寿命的重要因素之一。因此，在原料选择上，通常是采用蓝色氧化钨或三氧化钨掺杂，并且掺杂剂不是直接采用氧化铈，而是采用其可溶的盐类，如硝酸铈或氯化铈。以此水溶液作母液，往里添加三氧化钨或蓝钨，在加料过程中，不断加热搅拌，蒸发浓缩，从而形成包覆粉末。掺杂时也可将硝酸铈或氯化铈水溶液喷洒在盛有三氧化钨或蓝钨粉的特别容器内(边转动边加热)。掺杂后的粉末必须加热至一定温度，使盐类分解，形成氧化铈质点，分布在三氧化钨或蓝钨粉末颗粒的表面上，再经过氢气还原，得到W-CeO2粉末。CeO2的含量为1％～4％，根据使用要求选定。掺杂粉末经过压制成形、预烧、垂熔，得到铈钨坯条，其加工工艺见掺杂钨丝生产，但其旋锻开坯温度稍高，为1500～1600℃。

作为电极材料，电子逸出功的高低是筏量材料电子发射性能好坏的一个重要指标。只有具有低的电子逸出功，才能满足电弧稳定、集中、承载电流密度大的工艺性能要求。实验证明，铈钨电极具有比钍钨电极更低的电子逸出功(纯钨的电子逸出功为4．55eV，W-2％ThO2为2．7eV，W-2％CeO2为2．4eV)，这种电极材料比钍钨电极具有更大的优越性。首先，铈钨电极的电子发射能力强，容易得到细长的电弧，使热量更为集中，其许用电流密度比钍钨电极提高5％～8％。其次，铈钨电极的烧损率低，寿命长，引弧和稳弧都易保证。再次，铈钨电极放射性剂量极低，仅及钍钨材料的千分之一左右，相当于大地泥土中的放射剂量。因此采用铈钨电极代替钍钨电极，不仅可以消除生产和使用过程中对人体累积性的内照射危害，并免除对环境的放射性污染，而且在技术性能和使用效果上也能取代钍钨电极，某些性能甚至比钍钨材料更优越。


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