專利名稱：：稀土鎢電極材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種用于氣體放電燈、氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、切割、噴涂、熔煉等方面的電極材料。目前，作為氣體放電燈的陰極或用于氣體保護(hù)焊等方面的電極，大都采用鎢釷材料，有的采用鎢鈰材料。鎢釷材料有強(qiáng)放射性，它不僅危害操作者的健康，而且污染環(huán)境。鎢鈰材料，雖然沒有放射性的危害，但作為交流氬弧焊電極，以及大功率氣體放電燈的陰極與鎢釷相比仍存在忽高忽低的不穩(wěn)定情況。日本近幾年研制了鎢釔電極材料，組份中含0.3～3%Y2O3，余量為鎢。其生產(chǎn)工藝是把硝酸釔溶液添加到鎢粉中，然后在氫保護(hù)下于300～500℃使添加劑分解，再于900～1100℃溫度下用氫還原(公開特許公報(bào)(A)昭62-146236)。該工藝比通常的鎢粉還原工藝增加了氫保護(hù)下分解和高溫再還原工序，使其生產(chǎn)成本增加。本發(fā)明的目的在于提出一種沒有放射性污染、反復(fù)引弧性能好、使用壽命長，且成本低的電極材料，并提出一種新的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明研制的電極材料，其組份中至少包括一種以上0.3～3%的Y2O3，La2O3，Nd2O3，Gd2O3等單一稀土氧化物和0.2%以上的K或Na等堿金屬化合物，余量為鎢。本發(fā)明研制的電極材料，其另一種組份是至少包括一種以上0.3～3%的Y2O3、La2O3、Nd2O3、Gd2O3等單一稀土氧化物和0.2%以上K或Na等堿金屬化合物，以及包括一種或兩種0.2%以上的Ba，Sr，Ca，Mg等堿土金屬化合物，余量為鎢。鎢中添加稀土氧化物是為了代替釷，提高鎢的電子發(fā)射(或放電)能力。添加一定量的K2SiO3、Na2SiO3可進(jìn)一步降低電子逸出功，同時(shí)改善鎢的加工性能;添加堿土金屬可提高電極材料的放電性能和使用壽命。本發(fā)明的生產(chǎn)方法，包括下列步驟a.把單一稀土氧化物制備成硝酸鹽溶液與硅酸鉀溶液混合(另一種組份是把單一稀土氧化物制備成硝酸鹽溶液與硅酸鉀、硝酸鋇溶液混合)添加到WO3中，調(diào)成漿狀，加熱蒸干或者把溶液噴灑到WO3中。然后在250～850℃加熱使加入WO3中的鹽分解成氧化物。b.把WO3在530～650℃用氫還原成WO2，再于680～900℃把WO2還原成W粉。c.鎢粉經(jīng)壓條，900～1200℃予燒結(jié)、熔斷電流的70～92%的溫度下垂熔燒結(jié)，旋鍛成各種規(guī)格的圓棒。用以上工藝生產(chǎn)的電極材料，引弧性能好、電弧穩(wěn)定、使用壽命長。實(shí)施例1鎢釔電極材料，組份2%Y2O3，0.4%K2SiO3，余量為鎢。將Y2O3制備成硝酸釔溶液，與硅酸鉀溶液混合，添加到WO3粉中，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，加熱蒸干，?50℃溫度下裂解5小時(shí)，冷卻后過80目篩。把經(jīng)以上處理的WO3先于530～650℃溫度下用氫還原成WO2，再于680～900℃用氫把WO2還原成鎢粉。將所得鎢粉壓制成重700克，體積為12.5×12.5×430(毫米)的方條，經(jīng)1200℃予燒結(jié)40分鐘，在熔斷電流的90%的溫度下垂熔燒結(jié)40分鐘。將鎢條加熱到1500～1550℃保溫20分鐘，旋鍛成各種規(guī)格的圓棒。鎢釔電極氬弧焊、等離子焊性能對(duì)比電極材料為含1.8%CeO2的鎢鈰電極材料(上海燈泡廠生產(chǎn))規(guī)格鎢釔、鎢鈰均為φ4.0毫米的磨光棒。引弧試驗(yàn)</tables>穩(wěn)弧試驗(yàn)</tables>※滅弧次數(shù)試驗(yàn)是用交流方波50安高頻引弧狀態(tài)，在鋁板上燃弧一分鐘行走250毫米，統(tǒng)計(jì)滅弧次數(shù)。壽命試驗(yàn)注壽命試驗(yàn)具體方案①方波交流200安，母材鋁板，氬弧焊，點(diǎn)弧1次燃弧5分鐘，共點(diǎn)弧3次燃弧15分鐘，測(cè)失重。②直流正極性200安等離子焊，共點(diǎn)弧4次燃弧20分鐘，水冷銅塊作陽極測(cè)失重。③直流正極性200安，石墨陽極，電極磨成30°夾角帶φ1毫米平臺(tái)引弧一次燃弧20分鐘，測(cè)失重。實(shí)施例2鎢釔鋇電極組分含1.5%Y2O3、0.4%K2SiO3、0.5%BaO，余量為鎢。把BaO換算成Ba(NO3)2的量，溶于純水中。生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。鎢釔鋇電極氬弧焊、等離子焊性能對(duì)比電極材料為含1.8%CeO2的鎢鈰電極(上海燈泡廠生產(chǎn))規(guī)格鎢釔，鎢鈰均為φ4.0毫米的磨光棒。引弧試驗(yàn)</tables>穩(wěn)弧試驗(yàn)</tables>＊滅弧次數(shù)試驗(yàn)方案與實(shí)施例1所述相同壽命試驗(yàn)電極材料交流方波200安氬弧焊15分鐘失重(克)直流正極性200安等離子焊20分鐘失重(克)直流正極性200安石墨電極燃弧20分失重(克)WYBa0.03140.0060.001WCe0.15920.0120.022</table></tables>注壽命試驗(yàn)方案與實(shí)施例1所述相同權(quán)利要求1.一種稀土鎢電極材料，其特征在于所述的電極材料其組份中至少包括一種以上0.3～3%的Y2O3、La2O3、Nd2O3、Gd2O3等單一稀土氧化物和0.2%以上的K或Na等堿金屬化合物，余量為鎢。2.一種稀土鎢電極材料，其特征在于所述的電極材料其組份中至少包括一種以上0.3～3%的Y2O3、La2O3、Nd2O3、Gd2O3等單一稀土氧化物和0.2%以上的K或Na等堿金屬化合物，以及包括一種或兩種0.2%以上的Ba、Sr、Ca、Mg等堿土金屬化合物，余量為鎢。3.一種稀土鎢電極材料的生產(chǎn)方法，其特征在于包括下列步驟a.把單一稀土氧化物制備成硝酸鹽溶液，與硅酸鉀溶液混合(另一種組份是把單一稀土氧化物制備成硝酸鹽溶液，與硅酸鉀，硝酸鋇溶液混合)添加到WO3中，調(diào)成漿狀加熱蒸干或者把溶液噴灑到WO3中，在250～850℃加熱使加入WO3中的鹽分解成氧化物。b.把WO3在530～650℃用氫還原成WO2，再于680～900℃把WO2還原成W粉;c.鎢粉經(jīng)壓條，900～1200℃予燒結(jié)，熔斷電流的70～92%的溫度下垂熔燒結(jié)，旋鍛成各種規(guī)格的圓棒。4.按照權(quán)利要求1所述的稀土鎢電極材料，其特征在于材料的組份包括2%Y2O3，0.4%K2SiO3，余量為鎢。5.按照權(quán)利要求2所述的稀土鎢電極材料，其特征在于材料的組份包括1.5%Y2O3，0.4%K2SiO3，0.5%BaO，余量為鎢。全文摘要稀土鎢電極材料，在WO中添加一種以上0.3～3％的Y文檔編號(hào)C22C27/04GK1041556SQ8810906公開日1990年4月25日申請(qǐng)日期1988年10月4日優(yōu)先權(quán)日1988年10月4日發(fā)明者李殿臣,富冬梅申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部包頭稀土研究院