稀土在钨电极燃弧过程中的扩散迁移

稀土可以有效降低电极表面的逸出功，降低电极的工作温度，不仅可以促进电子发射，也可以提高焊接性能。因此，稀土在钨电极工作时的最大作用就是降低表面逸出功，促进电子发射。但是目前对这种电极发射机理却又很多不同的解释。对于钍钨电极来说，在燃弧过程中氧化钍被还原成单质钍，所以在电极的表面覆盖着一层钍原子，钍原子的逸出功较低，因而电极表面的逸出功也较低，促进了电子的发射。但是经过热力学计算发现，稀土电极跟钍钨电极的发射机理不同，在燃弧的过程中稀土是不会被还原的，因而原子层发射机理无法解释稀土钨电极的稀土的迁移行为。

通过高温模拟，对稀土的扩散迁移进行研究。从测试图可以看出稀土Ce在850℃的时候，其在钨基体中的含量已经远超过其理论含量。这说明在升温前，Ce已经向电极表面扩散，随着温度的升高，其含量得到缓慢的增加，在1100℃达到了最大值。但随着温度继续升高，其蒸发速率大于其表面的扩散速率，因此含量开始下降。

稀土La在850℃就开始向表面扩散。在1050℃时，La向表面扩散的速率与蒸发速率达到了平衡，其中La含量达到了最高值25%。当温度上升至1200℃时，La的蒸发速率高于表面扩散速率，含量开始降低。

在稀土钨电极中，其含量的变化主要是由La、Ce和O的变化引起的。对于O而言，在850℃-1200℃，电极表面O是缓慢上升，在1000℃时达到最高值。

结合燃弧过程中电极形貌的变化可知，电极尖端的温度很高，所以在高温的作用下可以促进稀土向表面扩散。其中Ce最先开始迁移，且速率最快。因此在燃弧时，Ce最早开始扩散，在表面形成活性层，促进电子发射，使起弧成功。而La扩散的比较晚，其的是稳弧的作用。而O的作用主要在引弧初期，一部分O用于表面活性层的形成，另一部分则可以与钨反应，生成气态氧化物挥发或者沉积到电弧的尖端，形成凸起，有利于高频引弧和稳弧。

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