氩弧焊钨极研发趋势

          钨因为自身熔点高，具有良好的高温性能，所以是电子发射的最佳材料，是氩弧焊起弧电极的不二选择。

          最早使用的钨极氩弧焊电极是纯钨电极，但纯钨电极的电子逸出功比较高，在4.52eV左右，中小电流情况下不容易起弧。所以后面所有的电子发射材料的研究都是围绕降低电子逸出功而进行的，最早使用的掺杂钨电极材料是钍钨，就是在钨基中掺入1-2%左右的氧化钍元素，（这种氧化钍并不是一开始就是为氩弧焊准备的，而是一个叫平齐(Pintsch)的美国人为了改善灯泡用钨丝的脆性而发明的一种材料，）氧化钍的掺入，有效的提升了钨极的电子发射能力，其电子逸出功降低到2.63eV，到目前为止，钍钨电极还是应用最为广泛的钨电极材料。

          但钍是一种放射性材料，虽然钍的放射性比较小，而且在钨的包覆下其放射量就更小，但和当前倡导环保的理念不符。钍钨之后所有对电极材料的研究都是围绕既要避免放射性危害，又能在电子发射性能上无限接近甚至超过钍钨材料来研究的，在这一材料的研究上，中国是走在世界的前列的，70年代我国材料专家就发明了铈钨电极，80年代镧钨电极在欧洲市场应用比较广泛，苏联也从那个时代开始最早使用钇钨电极用作氩弧焊接。

          铈钨、镧钨、钇钨是不同国家的材料专家为替代钍钨电极而研发的电极品种，国际标准组织早在1984年就专门制订了ISO684标准，对这些钨极品种的成分、色标、外观、包装等等做了比较宽泛的规范，我们国家关于钨电极的标准是在2015年制定发布2016年6月1日实施的的GB/T31908-2015。

          由于钨资源是中国的优势资源，所以现在国际上90%以上的各品类的钨极材料都是中国生产，山东迈科公司是国内少数几个能够生产全品类钨极的厂家之一。已有牌号的钨极各有优缺点：钍钨是综合性能比较全面的钨极，但有放射性，铈钨电极起弧性能最好，但承载大电流的能力比较差，镧钨电极的耐烧损能力比较好，但在镧钨材料的制备上，低含量如WL15(金头)的镧钨不容易起弧，而高含量的WL20（蓝头）材料加工性能急剧下降，不易成型，成本较高。钇钨电极(WY20)优点是弧柱有力，在熔深要求较高的情况下有优势，但钇这种材料在熔融高温下容易挥发，导致焊接可持续性比较差。纯钨和锆钨电极只适合交流焊接，直流情况下有可能不起弧。单一添加一种元素的钨极被证明其性能并不能达到全面，所以材料专家把研究的方向调整为添加两种或者多种稀土元素被证明能有效的全面提高钨极的焊接性能，从80年代末开始日本大阪大学最早添加两种稀土氧化物开始，到2006年左右，原北京钨钼材料厂和北京工业大学尝试同时添加三种不同配比的稀土氧化物制成的多元复合稀土钨电极被证明其性能能全面赶超钍钨电极， 2013年开始在欧美市场走红的E3钨极，也是属于三元复合钨电极的范畴，但三元电极由于过度追求耐烧性能，添加镧元素过高导致产品生产过程中存在成品率低而售价高的情况。2017年研发出同时添加四种稀土氧化物的WX4牌号的钨电极，有效的兼顾了焊接性能和制造成本的关系，使这一产品得到快速得到市场认可和推广成为可能。经北京工业大学焊接实验室测试，WX4高频次起弧成功率达到100%，电流负载能够提升20%，钨极的耐烧损性能提高30%，而且同时能适合交直流工况下的焊接。WX4之所以能使产品性能大幅提升产品，在于添加元素镧、铈、钇、锆四种稀土氧化物在不同温度下扩散速率和电子迁移性能之间的差别和互补关系，使得钨极电子发射性能能够得到持续的发挥。WX4已批量出口到欧洲超过100万支，被证明性能非常优越，从今年开始我们在国内大力推广WX4,希望大家能得到广大经销商的大力支持。

          影响钨电极性能和稳定性的关键除了成分和配方之外，钨和被掺入元素的均匀性也是关键，而两种及两种以上金属粉末的掺混工艺一直存在两大技术流派，一个就是干法，一个是湿法，所谓的干法，顾名思义，就是几种粉末进行掺混，湿法是把掺混金属先变成液体再进行液-液掺混或者液-固掺混，再进行水份蒸发后得到掺混均匀的粉末。两种工艺，各有利弊，但湿法技术要点难以掌握，成本稍高，干法技术也是可以得到掺混均匀的粉末的，但工艺执行对人和设备的依赖性比较强。