钨电极材料的起源与发展

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。

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年开始研究钨- 二氧化铈电极，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。

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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