环保型稀土钨电极坯条制备

有色金属工程 ２ ０ １ ３年 第 ３卷第 ５期 １ ５
形成烧 结颈 ， 烧 结体强度 明显 提高 ， 而密 度增加较慢 。高 温 阶段， 这 是固相烧结 的主要 阶段 ， 扩散 和流动充分进 行 并接近 完成 ， 烧 结体 内的大量 闭孔逐渐缩小 ， 孔隙数量减 少， 烧结体密度 明显增加 。保温一 定时 间后 ， 所有性能均
达到稳定不变 。
密， 杂质元素挥发更充分 。 此外， 烧 结时间及温度可根据物 料情况不同， 可调节 的范围更大 ， 烧结过程控制更精确。 两种工 艺获得的坯条按 同种工序 规范，进行工业 化 试验 ，并计算各工序产 品的合格 率， 以比较工艺 的合 理 性， 表 １为加工阶段各 工序产 品成材 率， 表 中 Ａ为 圆条 ，
进 。为实现环保型稀土钨 电极（ 包括单元及多元稀土钨 电 极１ 大规模制造及 应用 ， 采 用 等 静 压 机 压 制 和 中 频 感 应 烧
结炉烧结 ， 对 比不 同压 制 和 烧 结 工 艺 条 件 下 钨 坯 的组 织 、 加 工 性 能 及 其 对 电极 焊 接 性 能 的 影 响 。
１ 实 验 方 法
１ ． １ 坯 条 的 制 备
采用仲钨酸铵（ Ａ Ｐ Ｔ ） 和稀土硝酸盐作 为原料 ， 将 稀 土 硝 酸 盐 配 成 溶 液 与 仲 钨 酸 铵 混 合 制 备 稀 土 掺 杂 前 驱 粉 末。 经过两次氢还原后制得均匀的稀土钨粉 ， 稀 土 钨 粉 分 别 采 用 冷 等 静 压 一 中 频 感 应 烧 结 法 以及 传 统钢 模 压 制 一
Ｂ为方条。 由表 １可 知 ， 稀土钨 电极在旋锻加工过程 中， 坯条 Ａ
垂熔是直接通 电于粉末 条坯 自身发热 的烧结法 ， 烧 结
钨 电极 是 一 类 广 泛 应 用 于 氩 弧 焊 、 等 离子体焊接 、 喷 涂、 切 割 技 术 和 冶 金 工 业 中 的关 键 热 源 材 料 。据 统 计 ， 全
不利于后续加 工， 另一方面垂熔烧 结能耗很大 ， 而 且 是 单 根操作 ， 效 率 低 。 因此 ， 需 要 对 此 生 产 方 式 和 工 艺 进 行 改
世界每 年钨电极 的总消耗量 达上千吨 ，其 中钍 钨 电极约
占７ ０ ％～ ８ ０ ％， 随着 经 济 发 展 ， 市 场 需 求 仍 在 稳 定 增 长 。钍 钨 电极 材 料 ， 在 纯钨基体 中掺杂 ２ ％左 右 的 Ｔ ｈ Ｏ ， 大 大 降 低 了逸 出 功 ， 提 高 了 电子 发 射 性 能 ， 从 而 被 广泛 应 用 。然 而 钍 具 有 放 射 性 污 染 ，在 生 产 和 使 用 过 程 中对 人 类 健 康 和 环 境 均 产 生 危 害 。随着 各 国对 环 境 问题 的 日益 重视 ， 最 终 全 球 停 止 钍 钨 电极 的 生产 和 使 用 是 必 然 趋 势 ，世 界 各 国现 已 竞 相 开 展 了替 代 钍 钨 的 新 型 热 电子 发射 材 料 的研 究［ １ ］ 。北 京 矿 冶 研 究 总 院 开 展 了 复 合 稀 土 钨 电极 的研 究 ， 系 统 探 讨 各 种 稀 土 钨 的焊 接 电弧 机 理 与 烧 损机 制 ，研 究
Hale Waihona Puke Baidu
掌握复合 效应及其规律 ， 研发 多元稀 土钨复合新技术 ， 成
功 制 备 了 综 合 焊 接 性 能 优 于 现 行 钍 钨 电极 的 多 元 复 合 稀 土 钨 电极 ［ ２ － ６ ］ 。 传 统 钨 电极 生 产 中 ， 一般采用钢模压 制成型 ， 垂 熔 烧 结制得方坯条 。 然而， 这 种 方 式 有 一 定 的弊 端 。 一方面 ， 钢 模压制 的方坯 条在“ 归圆” 加 工过程 中变 形程度不 均匀 ，
１ ． 北 京矿 冶研 究 总 院
鹰１ ， ２ 杨 建参 崔云涛 。
北京 １ ０ ０ １ ６ ０ ：
２ ． 北 京 市 工 业部 件 表 面 强 化 与修 复 工 程 技 术 研 究 中心 北 京 １ ０ ２ ２ ０ ６ ：
３ ． 北京工业大学 北京 １ ０ ０ ０ ２ ２
摘要： 对 钢 模 压 制 和 等 静 压 压 制 稀 土 钨 电极 坯 条 进 行 对 比试 验 。 并 比较 垂熔 烧 结 和 中 频烧 结 的效 果 。 结果表 明， 等 静 压 压 制一 中频 烧 结 方 式制 备 的 坯 条 密度 、 组 织更 均 匀 ， 减 少原材料消耗 ２ － ３ ％， 电能消
基金项 目： “ 十二五” 国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目（ ２ ０ １ ２ Ｂ ＡＥ ０ ６ Ｂ０ ２ ） 收稿 １ ５ １ 期： ２ ０ １ ２ — １ ０ － ３ ０ 作者简 介 ： 王 芦￣（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 女， 山西 长治市人 ， 工程 师， 硕士 ， 主 要从事 钨钼材料 等方面 的研 究。
耗降低 ７ ０ ％ 以上 ， 加 工 性 能及 产 品合 格 率较 传 统 工 艺 更 高 。 制 得 的稀 土 钨 电极 ， ３ ０ Ａ 以上 引 弧成 功 率１ ０ ０ ％， 所得焊缝平整 ， 焊 接 效果 优 良。
关键词 ： 稀土 ； 钨 电极 ； 高效 ； 低能耗 ； 圆坯 条 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｆ １ ２ ４ ； Ｔ Ｆ １ ２ ５ ． ２ ４ 文献 标 志码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ １ ５ — ０ ３
ＮＯＮＦＥ ＲＲＯＵＳ ＭＥ ＴＡＬ Ｓ ＥＮＧｌ ＮＥ ＥＲＩ Ｎ Ｇ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ １
环保 型稀土钨 电极坯条 制备
朗 王芦燕 １ ， ２ 李炳 山 １ ， ２ 彭