钨电极化学成分对电弧性能的影响

纯钨电极具有较高的电子逸出功，不利于电子流发射，使得电极不能在高负荷状态下工作。为了提高钨电极的应用领域和焊接性能，研制出了不同类型的钨电极，包括钍钨、钨锆、镧钨、钇钨电极等。根据物理学热发射机制下的电流密度公式J_e=AT²exp（-eØ/kT）（A为常数，k为玻耳兹曼常数，T为阴极温度，e为电子电量，Ø为功函数）可以知道，当温度相同，eØ的数值越小，则J_e数值越大。因此为了减小电极的eØ，会在钨电极材料中添加少量的稀土氧化物。添加不同稀土氧化物的钨电极具有特定的Je值，即具有特定的电弧性能。

同一种稀土钨电极，稀土氧化物含量较高的电极引弧性能较好。另外，稀土氧化物分布的均匀性及扩散迁移的行为也会影响电极的电弧性能。电弧性能的恶化主要因为稀土氧化物的蒸发和分解引起电子发射性能降低导致的。由此可知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和稳定性。

在焊接过程中，电极会出现Rim现象，即在电极的端部表面会出现环状伞形瘤状物，这种现象能很好的解释电极化学成分对电弧性能的影响。Rim现象的出现主要是因为，电极表面稀土氧化物的含量高于电极的中心部分，因此有利于电极在短时间内引弧，但是在引弧过程中会混入少量的O₂或者焊接工艺参数调到短时过负荷状态都有可能出现Rim现象。这是钨电极化学成分在高温下发生变化的结果，这种现象虽然一开始有利于引弧，但是长时间后会导致表层稀土氧化物浓度的贫化，从而降低电极的电弧性能。

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