低成本钨电极制造法

钨由于具有熔点高，耐腐蚀，高密度，良好的导热和导电性，所以用钨做成的钨电极被广泛用于焊接，它尤其适合用于TIG焊接以及其它类似这种工作的电极材料。

目前常用钨电极都是以钨为基掺杂一些电子逸出功低的稀土氧化物经过粉末冶金和机械加工制备而成，整体上是一种一次成型工艺。然而钨电极在实际使用过程中，由于需要夹持，电极棒后端常会有3～5cm利用不到，造成材料的极大浪费和使用成本的增加。

为了节约成本，有研究人员通过将钨电极杆与Cr-W-Mo-V合金钢杆通过焊接材料，在高频感应焊接机上进行高温焊接得到一种低成本钨电极。所得钨电极接口部位冶金结合强度高，既保证了钨电极端的使用性能，又在节约钨材料的情况下保证了钨电极产品的标准长度，节约了钨电极生产成本和氩弧焊施工成本，其具体内容如下：

1)采用传统制备钨电极的粉末冶金、旋锻、拉拔、切割加工制备成长度只有现行各规格钨电极标准长度的3/4～4/5的钨电极杆；

2)取直径与钨电极杆相同的Cr-W-Mo-V合金钢杆；

3)将上述钨电极杆和合金钢杆放入装有环保水基清洗剂的超声清洗装置中进行超声波清洗，超声清洗频率为60～130kHz，溶剂温度控制在25～100℃，超声功率为300～1000W，振洗时间为10～60min；

4)将上述清洗后的钨电极杆和合金钢杆再放入装有去离子水的超声清洗装置中进行超声波清洗，超声清洗频率为60～130kHz，溶剂温度控制在20～50℃，超声功率为300～600W，振洗时间为5～10min；然后取出钨电极杆和合金钢杆，再次放入装有去离子水的超声清洗装置中重复清洗2～5次；

5)将上述清洗后的钨电极杆和合金钢杆再放入装有乙醇的超声波清洗装置中进行清洗，超声振洗频率60～130kHz，乙醇温度20～30℃，超声功率为300～400W，振洗时间为1～2min；重复振洗1～2次；然后将钨电极杆和合金钢杆取出，放置在通风橱内的物料架上晾干；

6)将上述晾干后的钨电极杆和合金钢杆放进聚四氟乙烯工装中，保证钨电极杆和合金钢杆为竖立状态(垂直于地面)；聚四氟乙烯工装是指能使钨电极杆和合金钢杆竖直放置，保证需要清洁的表面朝上对准等离子清洗设备的等离子发射电极板的一种聚四氟乙烯材质的工装夹具，一次放置的数目可以很多，根据等离子清洗设备的大小而不同，可以成批处理100～500 根钨电极杆和合金钢杆；

7)将上述工装连同钨电极杆和合金钢杆一起放入等离子清洗设备真空室中，关闭室门，保证钨电极杆和合金钢杆上表面与等离子装置电极板的距离为10～30cm，先开启真空泵抽真空1～2min，使得真空度达10-1～10-3Pa，然后关闭真空泵，打开氩气进气阀，当真空室压力达到100～1000Pa时，开启等离子发射装置电源，保证电源功率200～800W，持续时间为5～10min， 真空室内温度控制在20～100℃之间，之后关闭等离子发射电源，继续通入氮气，使得真空室内气压达到1.0×105Pa～1.4×105Pa，待真空室内温度降至20～50℃时打来真空室门取出工装、钨电极杆和合金钢杆，备用；整个操作都是在千级净化间或万级净化间中进行；

8)焊剂的制备：按表2的配比称取各原料粉末共250g，混匀，放入不锈钢球磨罐中， 再加入乙醇100～300ml，硬质合金球0.25～2.5kg；设定行星式球磨机转速为100～300r/min，球 磨罐中通入氩气，研磨时间为30～50h；所得复合粉末在功率为100～500W红外灯下干燥 5～10min备用，

9)将上述所得复合粉末中加入3.13～31.3g聚乙二醇PEG400和30～240g乙醇，以 50～100r/min转速进行球磨15～30min，在球磨至8～12min时加入2.5～25g消泡剂(选自乳化 硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚 氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一种)；混合均匀后取出料浆，即为焊剂；

10)将上述焊剂加入高频感应焊接机的自动添加焊剂装置中；

11)使步骤7)中的钨电极杆竖直放置在高频感应焊接机工作台上固定，使其受等离子 清洁的一面朝上，将步骤10)中自动添加焊剂装置中的焊剂挤出置于钨电极杆上表面中心(焊 接后焊接段的长度为0.5～0.8mm)；将步骤7)所得合金钢杆受等离子清洗的一面向下，与留有焊剂的钨电极杆表面相接，保证钨电极杆-合金钢杆呈现下-上直线排列，保持同轴竖直组合成整体；整个操作都是在万级或千级净化间中完成；设定高频感应焊接机参数为：充氩气 保护，二次加压时间0.7～1.4s，二次压力0.05～0.10MPa，焊接温度1300～1450℃，保温时间 0.6～1.2s，二次加压延迟时间0.05～0.2s，冷却时间2～4s，高周波功率3.6kW～4.8kW，高周波频率50Hz；

13)将上述所得的钨电极杆-焊接段-合金钢杆室温放置4～12h之后，进行杆件圆柱表面 抛光或者磨光处理，即得低成本钨电极，该电极长度与现行各钨电极标准长度一致，其中焊 接段的长度为0.5～0.8mm。

本方法采用价格低廉的合金钢材料替代了钨材料，大大降低了原料成本；焊接段采用Mo-W-Ni-Co-Fe制成的焊接材料，增加了与两边杆 件材料成分的同质性，增大了冶金结合界面强度，保证了低成本钨电极在工作时的耐久性。

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