鈰鎢電極取代釷鎢電極的一些方面

釷鎢電極始用于20世紀50年代初期，它是在鎢中加入≤3％的氧化釷。這種材料具有高的電子發射能力，耐燒損性和起弧性能良好；但是，由于釷是放射性元素，在生產、貯藏和使用過程中容易產生放射性污染，危害人體健康，因而從50年代中期開始，人們就開展了代釷材料的研究工作。1956年，美國路易斯(A．Louis)進行了在金屬鎢粉中直接加入0．5％～3．0％氧化鈰粉末的試驗，然后通過壓坯、垂熔、旋轉鍛造制出焊接用電極。兩年后，他將氧化鈰含量減少到0．01％～0．30％，使加工性能得到改善。1965年美國赫爾曼(J．Hermann)采用極細的純鎢粉壓制成生坯，將此生坯或經過預燒的坯條浸泡在稀土金屬鹽類的溶液中，通過滲吸來實現摻雜，隨后燒結，并按常規方法旋鍛至所需直徑。1967年，羅蒙諾夫(V．N．Romonov)研制了含氧化鈰1％的鈰鎢材料，其制備工藝是：在800～850℃下將仲鎢酸銨煅燒成三氧化鎢，然后將鈰的硝酸鹽或氧化物水溶液摻入三氧化鎢懸浮液中，再把摻雜好的三氧化鎢用氫氣一次還原成鎢粉。加乙醇和甘油混合劑后，在600MPa壓力下壓成9mm×9mm×400mm的坯條，經過預燒和垂熔后，坯條中CeO2含量為0．87％，旋鍛加工時，其加熱溫度為1475～1500℃。

作為電極材料，電子逸出功的高低是筏量材料電子發射性能好壞的一個重要指標。只有具有低的電子逸出功，才能滿足電弧穩定、集中、承載電流密度大的工藝性能要求。實驗證明，鈰鎢電極具有比釷鎢電極更低的電子逸出功(純鎢的電子逸出功為4．55eV，W-2％ThO2為2．7eV，W-2％CeO2為2．4eV)，這種電極材料比釷鎢電極具有更大的優越性。首先，鈰鎢電極的電子發射能力強，容易得到細長的電弧，使熱量更為集中，其許用電流密度比釷鎢電極提高5％～8％。其次，鈰鎢電極的燒損率低，壽命長，引弧和穩弧都易保證。再次，鈰鎢電極放射性劑量極低，僅及釷鎢材料的千分之一左右，相當于大地泥土中的放射劑量。因此采用鈰鎢電極代替釷鎢電極，不僅可以消除生產和使用過程中對人體累積性的內照射危害，并免除對環境的放射性污染，而且在技術性能和使用效果上也能取代釷鎢電極，某些性能甚至比釷鎢材料更優越。

鈰鎢電極材料除了在氬弧焊、等離子弧焊方面取代釷鎢電極外，在等離子切割、等離子噴涂、等離子熔煉中的應用效果也是令人滿意的。此外，作為激光光泵光源，以鈰鎢電極取代釷鎢電極后，使光源的光效提高12％左右，壽命提高5～10倍。在電光源中，對于中小功率氙燈已使用鈰鎢電極，在電真空中，鈰鎢材料作為封接件，具有較好的使用效果。