在焊接工藝中，尤其是氬弧焊（TIG）和等離子弧焊等要求穩(wěn)定高溫電弧的場合，電極的電子發(fā)射性能對焊接過程的效率和質(zhì)量起著核心作用。所謂電子發(fā)射能力，指的是電極材料在高溫下釋放熱電子的能力，它決定了電弧的形成難易程度、電弧的穩(wěn)定性以及熱輸入的集中程度。對于不同類型的電極材料，其在高溫條件下的電子發(fā)射行為差異明顯。本文將聚焦于鑭鎢電極這一稀土摻雜型材料，分析其在高溫焊接環(huán)境下的電子發(fā)射優(yōu)勢。
鑭鎢電極是在純鎢的基礎(chǔ)上添加一定比例的氧化鑭（La?O?），一般含量在1.0%～2.0%之間。這種稀土元素的引入改變了材料的電子結(jié)構(gòu)，降低了鎢的“電子逸出功”（即將電子從金屬表面釋放出來所需的能量），從而使得電子在高溫條件下更容易逸出。這一特性在焊接過程中表現(xiàn)為更容易起弧，電弧更加集中，并且電弧在長時間焊接中更加穩(wěn)定。
在高溫狀態(tài)下，純鎢雖然能夠承受極高的熔點(diǎn)（約3410℃），但由于其電子逸出功較大，導(dǎo)致其在起弧初期和低電流條件下難以快速形成穩(wěn)定電弧。相反，摻雜鑭的材料由于具備更強(qiáng)的熱電子發(fā)射能力，即使在較低電流或較短焊接脈沖中，也能快速激發(fā)電子流，維持電弧穩(wěn)定。這對于自動化焊接設(shè)備、精密焊接系統(tǒng)和薄板焊接等工藝具有顯著優(yōu)勢。
此外，鑭的存在還能提高材料對高溫環(huán)境的抗燒蝕性能。鑭氧化物分散在鎢基體中，形成一種細(xì)晶強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，能有效抑制晶粒長大和尖端熔蝕。這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)了電極在高溫下長時間使用的能力，使其尖端保持良好形狀，電子發(fā)射面均勻，電弧不會出現(xiàn)明顯的漂移或抖動。
在多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測試中，鑭鎢電極在高溫（如2000～2500℃）條件下的電子發(fā)射電流密度顯著高于純鎢，且能穩(wěn)定維持較長時間。這意味著在連續(xù)焊接或高負(fù)荷操作時，它不僅能夠保持良好的焊接電弧狀態(tài)，還能降低電極消耗頻率，從而延長使用壽命并提升焊接效率。
