[發明專利]一種四元復合稀土鎢合金電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911178657.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN111041315A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 楊景紅;朱宏偉;張喜堂;耿宏安
• 申請（專利權）人: 洛陽愛科麥鎢鉬科技股份有限公司
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C32/00;C22C1/05;B22F9/22;B22F3/10;B22F3/17
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李真真

一種四元復合稀土鎢合金電極材料，包括以下重量百分比的原料：氧化鑭1.0?1.5%、氧化鋯和氧化釔共0.1?0.3%、氧化鈰0.3?0.5%、稀土氧化物2?2.5%，余量為氧化鎢。具體制備方法為：固液摻雜、二次還原、冷等靜壓、燒結、旋鍛、拉絲、矯直、切割、拋光和磨光工序，本發明制備四元稀土鎢電極，既考慮了鑭鎢電極的電子逸出功低，起弧容易，尖端晶粒長大慢、使用壽命長、承載電流大等優越性能，又兼顧了釔鎢電極的弧束細長，在中、大電流焊接時，其熔深較深、焊接強度高的特點，加之鋯的良好耐腐蝕性，鈰鎢的起弧電流小，起弧容易，使得鑭、釔、鋯、鈰在電極中相互兼顧，獲得良好的綜合性能。

技術領域

本發明屬于材料冶金技術領域，具體涉及一種四元復合稀土鎢合金電極材料及其制備方法。

背景技術

鎢電極材料作為機械、造船、航空航天、建筑、核電、冶金等行業不可或缺的功能材料，主要應用于惰性氣體保護焊、等離子切割、噴涂和熔煉等工藝技術，同時，鎢電極材料的另一個重要應用就是在焊接過程中充當熱陰極電子發射源。純金屬鎢極電子逸出功大，起弧電壓高，發射效率較低，且在高溫下易于再結晶造成晶粒長大，消耗快，容易斷裂。為克服上述缺點，適應現代工業新技術、新工藝的發展，各國材料工作者一直致力于研究和開發各種新型電極材料。在鎢基中添加電子逸出功較低、發射性能較高的稀土氧化物作為鎢電極材料的添加劑，以提高鎢電極的性能，既能提高再結晶溫度，又能激活電子發射；稀土金屬氧化物具有優良的熱電子發射能力，與鎢結合形成的鎢稀土合金具有功函數低、熔點高和蒸汽壓力低等特點，正廣泛應用于放電電極材料。

鎢電極是惰性氣體保護焊和等離子焊接、切割、噴涂、熔煉以及特殊電光源中的關鍵材料，目前稀土鎢合金電極使用較多的是釷鎢電極，由于釷鎢電極在生產和使用過程中會給環境和人體健康帶來放射性危害，而且釷鎢電極的電弧穩定性和耐久性也滿足不了日益發展的焊接技術要求，因而研究者一直在研究開發綠色環保且性能更優的取代釷鎢電極材料。鈰鎢電極僅在小電流焊接用鎢電極方面可取代釷鎢電極；鑭鎢電極使用效果較佳，性能最接近釷鎢，但性能單一，加工難度大；釔鎢、鋯鎢電極應用范圍窄，使用性能也不能和釷鎢媲美，而且加工性能也一般。因此，單一稀土電極并不能完全取得釷鎢電極。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種四元復合稀土鎢合金電極材料及其制備方法。

本發明的技術方案是：一種四元復合稀土鎢合金電極材料，包括以下重量百分比的原料：氧化鑭1.0-1.5%、氧化鋯和氧化釔共0.1-0.3%、氧化鈰0.3-0.5%、稀土氧化物2-2.5%，余量為鎢。

一種四元復合稀土鎢合金電極材料及其制備方法，具體制備步驟如下：

步驟一、將氧化鑭、氧化鋯、氧化釔、氧化鈰換算成對應的硝酸鑭、硝酸鋯、硝酸釔、硝酸鈰的量，然后稱取這些硝酸化合物，混合后完全溶解在蒸餾水中，過濾后得四元稀土硝酸鹽水溶液；

步驟二、將仲鎢酸銨投入摻雜鍋中，依次加入蒸餾水和步驟一中的四元稀土硝酸鹽水溶液，混合均勻，同時通入蒸汽將上述混合物烘干、過篩，得混合粉末；

步驟三、將步驟二中的混合粉末進行兩次還原后冷等靜壓為鎢合金條，其中一次還原過篩后其費氏粒度為4-6um，二次還原費氏粒度為1.4-1.8um；

步驟四、所述步驟四中壓制后的鎢合金條進行低溫預燒結、高溫燒結后旋鍛、拉絲、校直、切割、磨光或拋光得成品。

進一步優化，所述步驟三中一次還原的溫度為500-680℃，H₂流量為4-6m³/h.管，二次還原的溫度750-920℃，H₂流量為3-4m³/h.管。

進一步優化，所述步驟四中壓制的壓力為200MPa，保壓5min。