钨电极材料化学成分对电弧性能的影响

钨电极材料的电弧性能受本身的物理化学性能、机械力学性能、化学成分及组织结构的影响。以下主要分析钨电极的化学成分对焊接过程电弧性能的影响。
纯钨电极的电子逸出功高，不利于高电子流发射，电极的寿命和电弧性能较差，直接影响了焊接效果。为了改善纯钨电极的劣势，随着研究的深入，研制出稀土钨电极和多元稀土钨电极。根据物理学发射机制下的电流密度公式Je=AT₂exp（-eφ/kT）可知，为了减小电极的eφ（即电子电量），可以在钨电极中添加低eφ值的稀土类氧化物等其他元素。不同类型的稀土钨电极具有特定的Je值，所以其电弧性能也相对稳定。

钨电极的化学成分的种类、含量、分布及其高温特性决定了电弧的引燃性及稳定性。在含量方面，以单元稀土钨电极为例，稀土氧化物含量较高，则电极的引弧性能更好。另外，稀土氧化物的分布均匀性及高温蒸发、扩散行为也在一定程度上影响电弧性能。电弧性能恶化的主要原因就是所添加稀土氧化物的蒸发、分解所引起的。不同种类的稀土钨电极在不同条件下电弧性能具有一定差异，其中二元电极优于纯钨电极，三元电极优于二元电极。

钨电极电弧放电过程中，电极的端部会出现环状伞形瘤状物，被称之为“Rim”现象。钨电极表层物质中添加稀土氧化物的含量较中心部位高得多，可使钨电极在短暂时间内利于引弧，当保护气体中混入少量的O₂或焊接工艺参数调到短时过负荷状态时均可能出现“Rim”现象。该现象目前仍在研究中，有学者认为，这是由于钨和稀土氧化物的氧化、蒸发、分解、沉淀及不同熔点导致的分凝作用及成分偏析沉淀形成的，实际上就是钨电极化学成分在高温下发生变化的结果。“Rim”现象虽然对短暂的引弧有利，但是长时间会导致表层添加物浓度的减少，影响电极的引弧性能和增加消耗。