[其他]钨铈电极材料及其制备工艺和用途

说明书

一种钨铈电极材料，是非放射性、难熔的或非自耗的金属电极材料，运用于惰性气体保护电弧焊、等离子焊接、切割、喷涂及熔炼，激光光源和气体放电光源等技术中的电极，以及真空电子束涂膜阴极灯丝等。本发明采用粉末冶金工艺，严格控制工艺参数，制备成氧化铈含量在１．０～４．５％的钨铈电极材料，从而克服了长期为人们所认为含氧化铈超过１．０％的钨铈电极材料出现加工脆性的难题。１１项权利要求，６幅图。

本发明属于一种非自耗金属电极材料及其制备工艺和用途。

过去，用于惰性气体保护的电弧加工的钨电极材料含有少量（1～2%）的氧化钍，作为一种添加剂，以改进其粘污损失、引弧电压和起弧损失等方面的焊接性能，使之优于工业纯钨电极材料，延长电极寿命。其缺点是在焊接区域内伴随有钍和钍的氧化物存在，产生放射性污染，对人体健康有害。在1952年11月1日申请而在1956年5月1日获取美国专利与商标局批准的美国专利第2，744，183号“惰性气体保护电弧焊”提出一种惰性气体保护焊电极材料，它的主要成份是钨，并含有2～10%的几种（二种以上）的添加剂，即至少含有氧化钡、氧化钙、氧化铈和氧化钇等组合中选出来的二种氧化物，在1955年12月6日申请而在1958年3月4日获取美国专利与商标局批准的美国专利第2，825，703号“钨电弧电极”，提出一种非自耗惰性气体保护电弧电极，由钨组成，其中含有0.01～0.30%的氧化铈。还指出添加剂只要稍为多一点，这类电极就不能进行旋转锻造，因为材料太脆了。

1969年9月13日出版的AD699650“不同添加剂对钨性能的影响”，其资料来源是：苏联科学院冶金所的研究论文“钨、钼和铌的冶金”，发表于《科学》，莫斯科，1967，第142-149页，此文指出，在钨中含有1.0%的氧化铈，其热发射性不如钨钍材料。

本发明人曾提供意见，由中国代表在1980年向ISO提出，建议重量含量≤2%氧化铈的钨铈电极材料列入“惰性气体保护电弧焊和等离子焊接及切割用钨电极”的ISO/TC标准，已作草案通过（DP6848）。

在气体放电管及真空器件制造工艺中，以往用来与95料玻璃（3C11）封接的引出线材料是采用纯钨杆或钨钍杆，除了同样存在放射性危害外，还存在封接工艺质量可靠性及生产合格率低的问题。

本发明的目的在于提出一种钨铈电极材料及其制备工艺和用途，以解决上述现有技术中所存在的问题，即是：（1）消除钨钍电极在生产及应用中放射性环境污染;（2）提高钨电极的电子发射功能来满足在惰性气体保护电弧焊和等离子焊接、切割、喷涂、熔炼等工艺领域使用电极的技术性能;（3）提高激光光源和气体放电光源应用的钨电极技术性能;（4）提高真空电子束涂膜的阴极灯丝的技术性能;（5）提高采用95料玻璃（3C11）制作的气体放电管和电真空器件的技术性能;（6）解决含氧化铈＞1.0%的钨铈材料出现脆性的工艺问题。

本发明提出的一种非自耗金属电极材料是一种钨基的钨铈材料，其中含有重量百分比为＞2～4.5%的氧化铈。它不但不存在象钨钍材料的有害的放射性环境污染问题，而且热发射性能比同样比例的钨钍材料好，在氧化铈含量＞3.0～4.5%时，其优点更为突出。实验结果：含2%氧化钍的钨钍材料的α射线剂量为3.64×10^-5居里/公斤，而含2～4%氧化铈的钨铈材料的α射线剂量仅为24.2～7.4×10^-9居里/公斤;含2%氧化钍的钨钍材料的电子逸出功仅为4.4ev，而含2%氧化铈的钨铈材料的电子逸出功仅为3.1ev（在激活以后）。说明属非放射性的钨铈电极材料要比放射性钨钍电极材料电子发射功能好。