我國鎢電極行業現狀及未來發展趨勢

李明輝

（贛州虹飛鎢鉬材料有限公司，江西 贛州 341000）

現階段我國鎢資源較為豐富，是世界上鎢資源的生產和儲備大國，全世界每年80%的鎢資源消耗來自于中國。鎢在航天航空、鋼鐵、機械制造、軍工等國家重要領域屬于重要的戰略金屬元素[1]。我國在鎢的采礦、冶煉、加工、貿易已經行為了一套較為完善的鎢工業體系，國家經濟的發展離不開鎢作為重要的基礎。鎢具有較穩定的化學性質，其沸點和熔點在所有金屬中處于最高，可當做熱電子發射材料，并逐漸應用于焊接行業。本文將從我國鎢電極行業的應用現狀展開分析，并對未來的發展趨勢進行展望。

1 鎢電極在國民生產中的重要性

高溫強度好、熔點高是鎢元素的優勢所在，早期就被當做熱電子發射材料。隨著工業技術的發展，在工業材料中出現了鎢基熱電子發射材料，該材料可用于氬弧焊接電極和電子設備陰極。在惰性氣體保護切割、等離子體焊接中鎢電極得到了普遍使用，而應用頻率最高的屬于惰性氣體保護焊[2]。在國家裝備制造業中，金屬材料之間的連接關系到產品的質量和應用效果，而惰性氣體保護焊用于金屬材料的連接中具有良好的效果，已成為我國制造業必不可少的制造技術，有效的促進了國民經濟的發展。惰性氣體保護焊分類較多，氬弧焊是目前使用較廣，較為成熟的焊接技術，是金屬焊接中重要的焊接方式。鎢電極就是氬弧焊中的重要焊接熱源材料，鎢電極的廣泛使用很大程度帶動了焊接技術的進步，同時推動了眾多建筑工程的建設，例如在橋梁建設、摩天大樓、船舶等大型工程中都可以見到氬弧焊的存在。因此。鎢電極在我國工業生產中國占據重要地位，加快了國民經濟的發展。

2 鎢電極應用現狀

（1）在工業領域中鎢作為熱電子發射材料得到了廣泛應用，而在照明領域中鎢燈絲同樣普遍使用。若在電極材料中應用純鎢，其發射效率低、電流容量小等缺陷較為明顯，尤其是面對大電流時，會造成嚴重的燒損，長時間高溫狀態工作會造成再結晶現象，從而出現等軸狀晶粒組織，導致材料更加脆弱發生斷裂[3]。釷鎢電極材料發明時間較早，其原理是將3%左右的二氧化釷加入純鎢而成。釷鎢的特點是電弧穩定性高、起弧速度快，避免焊縫污染等，相較于純鎢其逸出功更低。釷鎢電極用于焊接中同樣有著較為優秀的性能，可用于不銹鋼、碳鋼、鈦金屬等材料的焊接。不過釷作為金屬元素存在一定的放射性，在生產加工和廢料回收等環節容易對生態環境和人體造成放射性傷害。同時我國目前在氬弧焊中鎢電極材料消耗巨大，若缺乏合理的收集、銷毀處理，將會造成不可挽回的環境污染[4]。現階段世界上部分國家已明確規定禁止釷鎢材料的生產使用，隨著人們環保意識的增強，釷鎢建將逐漸退出退出歷史舞臺。

（2）伴隨科學技術的飛速發展，切割材料、焊接技術不斷進步，其品類、規格逐漸豐富，尤其是等離子和鎢極惰性氣體保護劑行業內等離子噴焊、自動焊、等離子切割等一系列高新技術的廣泛使用，同樣對電極材料提出了更高的要求，需要更高的穩定程度和安全保障。同時為了適應工業生產和生態環境的和諧共處，鎢電極材料在生產、應用中對環保的要求更為嚴苛，最大限度避免對環境的污染。因此各國科學家在努力研究不含放射性元素的新型鎢電極材料，目前鈰鎢是無放射性電極材料中應用較多的材料。鈰鎢具有抗燒損、起弧見效快、使用時間長等優勢，同時由于鈰鎢不含放射性元素，因此在國內外相關領域得到了更為廣泛的使用，特別是在傳統釷鎢電極小規模焊接中，鈰鎢已經成功取代釷鎢電極，工人普遍認可滿意[5]。但是釷鎢電極在大功率超高壓球形氛燈以及交流氫弧焊電極中具有獨到的優勢，而鈰鎢反而存在電流不穩、引弧性差、使用時間短等現象，因此鈰鎢尚無法整體取代釷鎢電極。

（3）20世紀80年代我國科學家在氧化鎢內添加三氧化二釔，在經過一系列的加工制成釔鎢電極。在實際應用中，釔鎢電極的壓縮程度較大，電弧弧束細長，特別是在電流較大的工作環境中具有極高的熔深，因此在航空、軍工領域普遍使用。但在長時間的應用和實驗中發現，釔鎢電極在小電流焊接的效果更好，由于較差的電子發射穩定性，過高的電流負荷易造成電極的損壞[6]。90年代我國科學家通過在鎢絲總添加氧化鑭制作出鑭鎢電極，相較于其他電極有更好的電子發射能力和較長使用時間。鑭鎢電極具有極低的蒸發速率?？捎行Ц纳颇愀邷乜谷渥冃阅堋Ｍ瑫r鑭鎢電極具有損壞率低、承受電流高等優勢，主要應用于直流焊接，但也存在電弧穩定程度低、加工性能差等缺陷。

3 鎢電極未來發展趨勢

目前我國相關機構早期已經開始研發單元和多元復合稀土鎢電極，并與其他機構聯合通過分析稀土鎢焊接的電弧原理和燒毀情況，掌握其規律后研發出新型多元復合稀土鎢材料，其多元稀土鎢電極綜合性能明顯優于目前釷鎢電極[7]。現階段我國已建成完整的多元復合稀土鎢電極工業生成線，在國內外建設領域綠色電極得到了用戶的青睞，引導鎢電極行業向金屬焊接切割無放射性過渡，尤其為我國運載火箭、飛船的發射建立重要基礎。多元復合稀土鎢電極與單元鎢電極的化學成分添加量一致，是釷原料的一般，隨著技術的發展在新工藝下產品質量逐漸提升，制造成本相較于釷鎢更低。多元復合稀土鎢電極具有較高的焊接性能，能夠良好應對各種焊接母材和電流環境。并且多元復合稀土鎢電極擁有較高的性價比，在市場競爭環境中具有明顯的經濟成本優勢。通過在工業制造、國防、民用等領域的大量應用逐漸引導相關行業向綠色環保方向發展。

4 結語

綜上所述，鎢電極對我國工業生產的提高和國民經濟的發展具有重要意義，在各個領域鎢電極都是不可或缺的重要基礎。通過對無放射性鎢電極的大力研究，豐富鎢電極的規格、用途，實現鎢電極產品的綠色環保，進一步提升我國鎢電極的制造水平和經濟效益。