河南牛濤焊接培訓中心學電焊知識TIG焊用焊接材料——鎢極
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1.對鎢極的要求
在TIG焊工藝中，用什么鎢極材料作電極是一個重要的問題，它對鎢極材料的損耗電弧的穩定性和焊接質量都有很大的影響。對鎢極的要求，一般應滿足三個條件：①引弧及穩弧性能好；②耐高溫、不易損耗；③電流容量大
鎢（W)的電子逸出功為4.54ev(1eV=1.602×10?1?J,下同）,高于鋁、鉀等材料，與鐵相當，這對電子發射不利，但因為熔點（3653K)比其他金屬高，在高溫時有強烈的電子發射能力，因此是一種目前最好的非熔化電極的材料。鎢的純度約99.5%(質量分數）,當在鎢中加入微量逸出功較小的稀土元素，如釷（Th)、鈰（Ce)、鋯（Zr)等，或它們的氧化物，如氧化釷（ThO2)和氧化鈰（CeO)等，則能顯著地提高電子發射能力。釷鎢極的逸出功為2.7eV,鈰鎢極為2.4eV,既易于引弧和穩弧，又可提高其電流的承載能力。
鎢極是TIG焊焊槍中的易耗材料。焊接時，通常在鎢極端部要達到3000K以上的高溫，本身受高溫蒸發和緩慢氧化均會產生燒損。鎢極的燒損及形狀的變化會帶來如下幾方面的問題：①焊縫的夾鎢，這對重要構件是不允許的；②形狀的變化會帶來電弧形態的改變，影響電弧力及對母材的熱輸入；③影響引弧性能和電極使用壽命，需要頻換電極。因此，如何維持鎢極形狀的穩定，減少鎢極燒損是很重要的，這就需要合理選擇鎢極材料。
2.鎢極材料
(1)純鎢電極 與釷鎢極、鋯電極相比，純鎢電極要發射出等量的電子，需要有較高的工作溫度，在電弧中的消耗也較多，需要經常重新研磨。純鎢電極一般在交流TIG焊中使用，雖然是交流電弧，亦很穩定。在正常使用狀態下，前端在熔化狀態下呈現較好的半球狀，隨后的形狀保持比較容易。純鎢材料自身熔點最高，在交流負半波更能抗燒損，因此，當鎢電極不需要保持一定的前端角度形狀時可以使用純鎢極。
2）釷鎢極 雖然釷（Th)的熔點不是很高（2008K),但是ThO?的熔點為3327K,接近鎢的熔點。釷鎢極是在鎢材料中加入質量分數為1%-2%的ThO?，這使電子發射所需要的能量顯著降低。與純鎢極比較，能夠在較低的溫度下發射出同等程度的電子數目，用因而電弧容易引燃，并且電極的許用電流值增加，即相同直徑的電極可以流過較大的電流，一般用于TIG直流正接焊接。電極前端的熔化、燒損也少于純鎢極。然而，在直流反接或交流焊接中，釷鎢極效果不明顯，在鋁合金交流焊接中，還會增加直流分量。由于釷元素具有一定的放射性，因此在應用上受到一定限制。
(3)鈰鎢極 在純鎢材料中加入少量微放射性稀土元素鈰（Ce)的氧化物（CeO2)就做成了鈰鎢極，CeO2的加入量通常質量分數為1%-2%。鈰鎢極是我國首先試制并應用的。國際標準化組織焊接材料分委員會根據我國應用鈰鎢極的情況，已經把鈰鎢極列入非熔化極標準中，并確定其代號為WCe。它的使用性能在某些方面優于鈰鎢極，表現如下：①在相同參數下，弧束較細長，光亮帶較窄，溫度更集中；②直流焊接時，陰極壓降降低10%,比鈰鎢極更容易引弧，電弧穩定性也好；③在小電流下有著極佳的起弧性能。其缺點是不適合于大電流條件下使用，因為在這種條件下氧化物會快速地移動到高熱區，即電極的頂端，這樣對氧化物的均勻度造成破壞，致使由于氧化物的均勻分布所帶來的好處將不復存在。
(4)其他電極 這里包括鋯鎢極、鑭鎢極和釔鎢極等。鋯鎢極中氧化鋯（Zr0)的質量分數為0.15%~0.40%,通常是以燒結的方式制造成棒材，然后對表面進行化學研磨或機械研磨。它具有適當的硬度、均勻的直徑和清潔的表面。鋯鎢極在電弧中的燒損較小，在需要特別防止電極對母材產生污染時可以選用鋯鎢電極。錯鴿電極也適合于在交流焊接中使用，因為鋯鎢電極形狀的保持性良好。此外，人們正在研制的電極還有鑭鎢極（W+1%LaO2)、釔鎢極（W+2%Y2O3)等，也適合于在中、大電流和交流焊接中使用，具有燒損小的特點。
