(1)成果簡介
鎢電極是一種關鍵熱源材料,但在行業技術及產業化方面仍存在較大發展空間。一是高端電極產品研發明顯不足,鎢電極應用主要有焊接和光源,國內外已有的研發與產業多集中在焊接用鎢電極材料方向,我國光源用高端電極材料的研發尚屬空白,無法滿足高功率重大工程的應用急需。二是現有鎢電極產業技術發展仍存在瓶頸,生產采用垂熔燒結、人工開坯、單絲拉拔,效率低、能耗高、成品率低,且產品標準及評價技術不健全,制約了環保型稀土鎢電極的產業化發展及應用推廣。針對大功率光源用電極材料應用急需,礦冶集團北礦新材研發出抗燒損含鋯多元稀土鎢電極材料,燒損量顯著降至常規電極的30%左右;并突破了多元稀土鎢電極的高均勻低雜質粉體制備、大規格鎢坯條制備、高效率鎢電極批量制備和鎢電極綜合性能評價等工程化關鍵技術,開發的“均勻低雜質摻雜制粉+中頻感應高溫燒結+機械軋制+雙絲拉拔”技術實現了高性能鎢電極材料高效率批量化生產。申請國家發明專利13項,其中9項已授權;制定并頒布國家標準《電弧焊和等離子焊接、切割用鎢電極》(GB/T 31908-2015)、《激光燈用鎢陰極材料》(GB/T 34498-2017)。
(2)主要性能指標及適用條件范圍
設計了適用于大功率光源領域的抗燒損含鋯多元稀土鎢電極新材料,燒損量顯著降至常規鈰鎢電極的約30%。適用于高電流、高電壓等嚴苛服役工況條件,適用于核工業、航空航天領域等離子體光源等電極材料。開發了機械手自動開坯/軋制開坯及雙絲拉制技術,加工效率提高40%以上,綜合成材率提高10%以上。適用于稀土鎢/鉬材料加工企業。
(3)成果應用情況
該技術在中物院核裝置、航天科技衛星推力器等裝置中實現應用,能夠承受上千安培電流沖擊,抗燒蝕效果明顯優于傳統電極材料(燒蝕量約為30%左右),增強了裝置的壽命和運行可靠性。
(4)成果展示

圖1 鎢電極產品圖

圖2 燒蝕情況對比示意圖(左:傳統電極;右:該項目成果)