稀土钨电极材料

钨电极广泛应用于惰性气体保护焊，等离子体焊接、切割、热喷涂以及电真空等领域中，是一种关键工业材料，然而目前钨电极市场依然沿用已有近百年历史的钍钨电极，钍钨电极具有放射性，在其粉末冶金制备、使用过程中会危害人类健康，造成环境污染，因而替代钍钨开发新型电极材料成为材料工作者的研究热点，稀土氧化物具有高熔点，低逸出功等特点。

单元稀土钨电极，是将稀土氧化物Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２分别掺杂到氧化钨里，经过还原、烧结及加工制备成各种规格的钨电极，经过对电极材料的引弧性能、电弧静特性、抗烧损能力以及焊接工艺试验发现三种稀土钨电极均具有良好的焊接性能，综合焊接性能优于同规格钍钨电极材料，其中以添加Ｙ２Ｏ３的电极综合性能最佳，然而应用研究表明该类电极只能局限于小电流焊接，在大电流负荷下电极烧损严重，电子发射稳定性差。

二元稀土钨电极，针对单元稀土钨电极的应用局限性，在２０世纪９０年代研制了９种二元复合稀土钨电极，并对其引弧性能、电弧静特性以及抗烧损性能进行了表征，发现二元复合稀土钨电极焊接性能优于单元稀土钨电极材料，电极材料可承载较大电流负荷，应用范围较广，并发 现Ｙ∶Ｃｅ＝３∶１的电极综合焊接性能最佳， 然而该类电极加工性能比较差，产品成品率低，制约着该类稀土钨电极的产业化生产。

三元复合稀土钨电极，随着现代科技和现代工业的发展，对于钨电极的焊接性能提出了更高的要求，为满足社会需要，研究人员设计并制备了３种三元复合稀土钨电极材料，对其引弧特性、电弧静特性及抗烧损性能进行表征，发现电极的焊接性能均好于钍钨电极，其中ｍ（Ｌａ２Ｏ３）∶ｍ（ＣｅＯ２）∶ｍ（Ｙ２Ｏ３）＝１∶１∶３成分的电极综合性能最佳，对机理探讨表明是不同稀土元素与钨所形成的钨酸盐的不同性质和扩散速率不同，导致合适的成分配比，电极表面形成一层低逸出功的活性层，从而促进发射。然而类似于二元复合稀土钨电极，三元复合稀土钨电极也具有加工困难，产品成品率低的特点，因而该类产品的产业化推广受到了限制而停滞。