鑭鎢電極的製造方法及其組成成分
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- 發佈於：2013年10月10日
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镧钨电极的制造方法，涉及一种主要用于ＴＩＧ（钨极惰性气体保护焊）和ＰＬＡＳＭＡ（等离子）技术领域，进行金属的焊接、切割、喷涂、熔炼等的一种钨电极的制造方法。其特征在于：ａ、采用醋酸镧与包括ＡＰＴ、三氧化钨和钨粉的固体原料加水制成的料浆混合均匀，制备镧钨包覆粉；ｂ、镧钨包覆粉中镧盐的分解过程是在氢气气氛中进行。本发明的方法可使镧盐分解更加充分，明显改善了垂熔过程中方料的导电性能，并且使镧盐的分解与还原过程在同一设备中同时进行，减化了工艺，可有效地减少了工时、节约了能源。
镧钨电极在交流电焊接中表现出色。同时，因为在焊接过程中电极末端呈球状，抗污染能力很强，非常适用于焊缝不得受严重污染的场合。镧钨电极是百十年代欧洲国家推出的一类产品，目的是期望替代具有辐射性的钍钨电极。一经推出，镧钨电极便受到国际各焊接界的好评，并且其出口量已经跟钍钨电极相当。镧钨电极特点是导电性能最接近2%钍钨电极，耐用电流高而烧损率最小。
镧钨电极含有氧化镧成分，氧化镧分为2%、1.5%、1%三种等级。镧是一种稀土，，且没有放射性，所以镧钨电极是被称为取代钍钨电极的产品。镧钨电极主要适用于直流焊接，交流焊接也可以起到不错效果。1.5%镧钨电极，低电流下容易起弧而且能稳定低电流下的电弧。2%的镧钨电极寿命比钍钨更长，在大多数使用中起弧更易。尤其擅长(a)防止热冲击，(b)短周期焊接中重复点火的情况下，焊接良好(c)避免污染。
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鑭鎢電極的性能和製造方法
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為了制取電性能優良且無放射性污染的鎢電極，在三氧化鎢粉中添加氧化鑭，經還原、垂熔、旋鍛、拉伸制得Φ２．７ｍｍ的鑭鎢電極與同規格的鈰鎢、釷鎢電級進行了電性能比較，同時用掃描電鏡，測定了電性能試驗後鑭鎢、鈰鎢電極鑭、鈰含量的分佈情況及顯微組織。結果表明：鑭鎢電極的電性能明顯優於鈰鎢、釷鎢電極；鑭鎢中的氧化鑭的遷移速率、蒸發速率低，能形成較好的燕尾搭接組織，具有高溫抗蠕變性能。
鑭鎢電極製造的方法與採用硝酸鑭製備鑭鎢包覆粉的方法相比，共同點是隨著還原時間的延長，其鑭鎢包覆粉的平均粒度長大。而硝酸鑭受還原時間的影響更為敏感，平均粒度增大範圍寬。本發明的方法，鑭鎢包覆粉受還原時間影響的粒度波動範圍則較小，在一定的時間內粒度範圍基本趨於一致。這兩種不同的方法，都是最終以La2O3的形式包覆在鎢基中，起著細化晶粒的作用，但由於它們各自分解溫度上的差異，必然導致結果上的差異。本發明的方法，在特定的工藝條件下，粉末粒度範圍波動較小，且符合壓制、預燒工藝要求，可有效地減化工藝，有利於消除氮氧化物有害氣體的污染，是一種較為理想的鑭鎢電極的製備方法。
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鑭鎢電極的製造方法實例
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例1.
取APT粉1000克，加入1000克水，攪拌均勻，加入鑭酸鑭60克，繼續攪拌均勻後，用蒸汽加熱濃縮、乾燥後，過篩得到鑭鎢包覆粉。將制得的鑭鎢包覆粉裝舟，放入通有氫氣的還原爐內，升溫進行一次還原，溫度為600℃，還原時間為2小時。再繼續溫至800℃進行二次還原，還原時間控制在3.5小時，過程中氫氣流量為0.5m3/h。然後鑭鎢包覆粉加入酒精、甘油潤滑劑混合1小時後過篩、壓制、預燒、壓制、預燒工藝條件為：裝粉量：650-700g/根，壓制預燒壓力：60～80MPa，燒結溫度：1050～1400℃，燒結時間：40～60分鐘。然後採用常規的垂熔燒結工藝，工藝條件如下：垂熔溫度：2600～3000℃，保溫時間：20分鐘，降溫時間：2分鐘，冷卻時間：3分鐘。最後進行成品加工，垂熔後的方坯檢驗合格後，將合格的料坯，放入帶有氫氣保護的加熱爐內，接樣品的工藝要求溫度保溫20分鐘，按要求進行旋鍛，然後加工至所需的不同規格成品。
例2.
取鎢粉700克，加入700克水，攪拌均勻，加入鑭酸鑭55克，繼續攪拌均勻後，用蒸汽加熱濃縮、乾燥後，過篩得到鑭鎢包覆粉。將制得的鑭鎢包覆粉裝舟，放入通有氫氣的還原爐內，升溫進行一次還原，溫度為650℃，還原時間2小時。再繼續溫至900℃進行二次還原，還原時間控制在4小時，過程中氫氣流量為0.5m3/h。其他條件同例1。
例3.
取三氧化鎢粉850克，加入850克水，攪拌均勻，加入鑭酸鑭58克，繼續攪拌均勻後，通過蒸汽加熱濃縮、乾燥後，過篩得到鑭鎢包覆粉。將制得的鑭鎢包覆粉裝舟，放入通有氫氣的還原爐內，升溫進得一次還原，溫度為670℃，還原時間2.5小時。繼續溫至970℃進行二次還原，還原時間控制在5小時，過程中氫氣流量為0.5m3/h。其他條件同例1。
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釷鎢電極的特點和應用
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在鎢中摻雜氧化釷，生產釷鎢電極。具體資料如下表：
牌號摻雜物摻雜量色標塗頭
WT10 ThO2 0.90~1.20% 黃色
WT20 ThO2 1.8~2.2% 紅色
WT30 ThO2 2.80~3.20% 紫色
WT40 ThO2 3.80~4.20% 桔黃色
與純鎢材料相比，釷鎢有如下特點：
*電子功能更低 *在結晶溫度更高 *導電率更好 *機械切割性能好。
釷鎢電極一種普遍使用的鎢電極材料，它有比純鎢還要優越的焊接性能，因而廣泛應用於直流電焊接領域。
釷鎢電極操作簡便，即使在超負荷的電流下也能很好的運作。
雖然如此，人們還是逐漸的將目光轉到其他類型的鎢電極，例如鎢鈰和鎢鑭，這不僅僅是因為它們在大部分應用領域都表現出卓越的性能，而且，重要的是它們沒有輻射傷害。由於釷鎢電極中的氧化釷產生微量的輻射，使得部分焊接人員不願意靠近它們。
在使用釷鎢電極焊接時一定要保持良好的通風環境，廢棄的焊接頭要妥善處理。
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釷鎢電極的組成和性能
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由鎢和二氧化釷所組成的鎢合金，簡稱釷鎢。常用合金的二氧化釷含量在0.7％～2％之間。二氧化釷熱穩定性好，大大提高鎢合金的高溫強度、再結晶溫度和高溫蠕變性能，釷還進一步降低鎢的電子逸出功，增強合金的熱電子發射能力。鎢釷合金的制取類似於摻雜鎢絲。鎢釷合金絲作為高熱電子發射性的燈絲和陰極廣泛用於電子管中，鎢釷合金棒則作為各種電弧焊接、切割和引發電弧的電極材料。鎢釷合金的一個重要缺點是二氧化釷含有一定的放射性，在加工和使用時引起放射性污染。
釷鎢電極具有放射性,其生產和使用過程中污染環境危害人類身體健康,因此需要新型電極產品加以替代,稀土鎢電極焊接性能優良一直作為釷鎢電極的替代產品而倍受關注,回顧課題組在稀土鎢電極的研究歷程,經過對單元稀土鎢電極、二元複合稀土鎢電極、三元複合稀土鎢電極的研究,目前通過與北京鎢鉬材料廠合作,共同突破了多元複合稀土鎢電極的工業化生產技術,實現了該類電極批量生產。
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