[发明专利]稀土钨电极材料及其生产方法

说明书

本发明是一种用于气体放电灯、气体保护焊、等离子弧焊、切割、喷涂、熔炼等方面的电极材料。

目前，作为气体放电灯的阴极或用于气体保护焊等方面的电极，大都采用钨钍材料，有的采用钨铈材料。

钨钍材料有强放射性，它不仅危害操作者的健康，而且污染环境。钨铈材料，虽然没有放射性的危害，但作为交流氩弧焊电极，以及大功率气体放电灯的阴极与钨钍相比仍存在忽高忽低的不稳定情况。

日本近几年研制了钨钇电极材料，组份中含0.3～3%Y₂O₃，余量为钨。其生产工艺是把硝酸钇溶液添加到钨粉中，然后在氩保护下于300～500℃使添加剂分解，再于900～1100℃温度下用氢还原（公开特许公报（A）昭62-146236）。该工艺比通常的钨粉还原工艺增加了氢保护下分解和高温再还原工序，使其生产成本增加。美国公开的一种稀土钨材料，各种碱金属化合物和各种氧化物的含量以及生产工艺也与本发明不同[United States Patent Office Patented May 1，1965 2，744，183]。

本发明的目的在于提出一种没有放射性污染、反复引弧性能好、使用寿命长，成本低的电极材料，并提出一种新的生产工艺。

本发明研制的电极材料，其组份中至少包括一种以上0.3～3%的Y₂O₃，La₂O₃，Nd₂O₃，Gd₂O₃等单一稀土氧化物和0.2～1%的K或Na等金属化合物，余量为钨。

本发明研制的电极材料，其另一种组份是：至少包括一种以上0.3～3%的Y₂O₃，La₂O₃，Nd₂O₃，Gd₂O₃等单一稀土氧化物和0.2～1%的Ba、Sr、Ca、Mg等碱土金属化合物，余量为钨。

本发明的生产方法，包括下列步骤：

a.把单一稀土氧化物制备成硝酸盐溶液与硅酸钾溶液混合（另一种组份是：把单一稀土氧化物制备成硝酸盐溶液与硅酸钾、硝酸钡溶液混合）添加到WO₃中，调成浆状，加热蒸干或者把溶液喷洒到WO₃中。然后在250～850℃加热使加入WO₃中的盐分解成氧化物。

b.把WO₃在530～650℃用氢还原成WO₂，再于680～900℃把WO₂还原成W份。

c.钨粉经压条，900～1200℃予烧结、熔断电流的70～92%的温度下垂熔烧结，旋锻成各种规格的圆棒。

用以上工艺生产的电极材料，引弧性能好、电弧稳定、使用寿命长。

实施例1

钨钇电极材料，组份：2%Y₂O₃、 0.4%K₂SiO₃，余量为钨。将Y₂O₃制备成硝酸钇溶液，与硅酸钾溶液混合，添加到WO₃粉中，经充分搅拌，加热蒸干，在350℃温度下裂解5小时，冷却后过80目筛。把经以上处理的WO₃先于530～650℃温度下用氢还原成WO₂，再于680～900℃用氢把WO₂还原成钨粉。

将所得钨粉压制成重700克，体积为12.5×12.5×430（毫米）的方条，经1200℃予烧结40分钟，在熔断电流的90%的温度下垂熔烧结40分钟。将钨条加热到1500～1550℃保温20分钟，旋锻成各种规格的圆棒。

钨钇电极氩弧焊、等离子焊性能：

对比电极材料为含1.8%CeO₂的钨铈电极材料（上海灯泡厂生产）规格：钨钇、钨铈均为φ4.0毫米的磨光棒。

（表见文后）

实施例2

钨钇钡电极：组分含1.5%Y₂O₃、0.4%K₂SiO₃、0.5%BaO，余量为钨。把BaO换算成Ba（NO₃）₂的量，溶于纯水中。生产工艺与实施例1相同。

钨钇钡电极氩弧焊、等离子焊性能：