專利名稱：多元復合稀土鎢電極材料的拉絲方法
技術領域：
多元復合稀土鎢電極材料的一種工業拉絲方法，屬于稀土難熔金屬功能材料加工技術領域。
背景技術：
釷鎢電極作為電子源和離子源廣泛應用于焊接、熱噴涂、熱切割以及特種光源等領域，鑒于釷具有天然放射性，其生產和使用過程會污染環境危害人類健康，因而隨人類環保意識增強尋求新型電極材料成為科研工作者的研究熱點。稀土氧化物具有低逸出功，因而倍受關注，研究表明在鎢中摻雜少量稀土金屬氧化物能夠明顯降低材料表面逸出功，促進電子發射，鑭鎢電極、鈰鎢電極、釔鎢電極等單元稀土鎢電極相繼研制成功，并推入市場，然而上述電極材料都有各自的優點和缺點鑭鎢電極在中小電流工作時電弧穩定性和電極抗燒損性能好，但其加工性能差，在大電流使用時燒損嚴重；鈰鎢電極具有優良的引弧性能，然而只能用于小電流焊接情況下，在大電流負荷下燒損嚴重；釔鎢電極使用時電弧壓力大，在大電流工作時電極的抗燒損性能好，但其加工困難，而且在小電流使用時電弧穩定性差；因此不能全面替代有放射性污染的釷鎢電極。
在單元稀土鎢電極研究基礎上，又相繼開發了多元復合稀土鎢電極材料，該類材料添加多種稀土氧化物，在電極工作時，各種稀土氧化物共同作用使電極表面形成一穩定的低逸出功活性層，因而多元復合稀土鎢電極的焊接性能優于同規格的釷鎢電極，然而稀土在促進電子發射的同時嚴重的改變了鎢基體的力學性能，稀土第二相對鎢晶界的阻礙作用使稀土鎢電極的加工性能很差，特別對于拉絲工藝而言，產品成品率很低，約60％，高額的生產成本導致目前未有多元復合稀土鎢電極推向市場，阻礙了替代釷鎢電極的進程。
發明內容
針對以上的技術問題，本發明的目的在于提供產品成品率高的拉絲工藝。
一種適合多元復合稀土鎢電極制備的拉絲方法，其特征在于，由以下步驟組成1)將拉絲模預熱到500-550℃，等爐溫升至1175-1225℃時，固定加熱功率，將直徑為3mm稀土鎢桿放入鏈式拉絲機進行加工，該稀土鎢桿成分為含La2O3、Y2O3和CeO2每種稀土氧化物重量百分比含量為0.4～1.4％，三種稀土氧化物的總重量百分比含量為2～2.2％，余量為鎢；2)拉絲采用石墨乳潤滑，選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為8.5-9.5m/min，隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為11.5-12.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5-13.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為14.5-15.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在875-925℃，最后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為15.5-16.5m/min。
按以上工藝可以加工Φ2.5-Φ1.0多種規格的多元復合稀土鎢電極；綜合成品率為80％以上。
上述步驟中提到的Φ2.5拉絲模等是指摸具最小加工直徑為2.5mm，Φ2.5規格鎢電極指電極的直徑為2.5mm，特此注明。
由于鎢的加工性能差因只能采用熱加工方式對鎢材進行加工，而鎢又具有典型的再結晶脆性，因此要求加工溫度應該低于鎢材的再結晶溫度并稍高于晶粒組織的回復溫度。對于鎢電極的拉絲過程而言，加工溫度將會隨電極材料變形量的變化而變化，因此拉絲工藝制度的制定變得十分復雜，這也是多元復合稀土鎢電極材料雖然具有優良的電子發射性能，但市場上面未有工業化生產的產品出現的主要原因。
本發明根據稀土對鎢晶粒組織的影響規律，結合工業試驗，提供了一種適合多元復合稀土鎢電極材料的拉絲方法，由于添加稀土而形成引入的第二相粒子在電極材料變形過程中會成為位錯源，導致隨變形量增加，位錯等缺陷急劇增加，因而變形組織的回復驅動力增加，回復溫度降低，加工溫度也應適當降低，因而本發明提供的配模制度、拉絲速度與加工溫度緊密結合，使多元復合稀土鎢電極材料在拉絲復雜連續變形過程中組織僅發生回復過程，位錯等缺陷經攀移和滑移相互抵消，組織得到軟化，而不會發生再結晶脆化，因而采用該方法，產品成品率高，而且本發明采用的拉絲溫度低于傳統工藝的拉絲溫度，耗能降低，因此高成品率低能耗是本發明的主要優點，這會直接降低多元復合稀土鎢電極的生產成本，較低的成本優勢，也加速了該類稀土鎢電子發射體替代釷鎢的進程。
具體實施例方式
1.先將拉絲模預熱到500℃，等爐溫升至1175℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.44％La2O3、1.32％Y2O3、0.44％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為8.5m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為11.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為14.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在875℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為15.5m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為84％。
2.先將拉絲模預熱到525℃，等爐溫升至1200℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.44％La2O3、1.32％Y2O3、0.44％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為9m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為12m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為13m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為15m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在900℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為16m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為83％。
3.先將拉絲模預熱到550℃，等爐溫升至1250℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.44％La2O3、1.32％Y2O3、0.44％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為9.5m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為13.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為15.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在925℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為16.5m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為82％。
4.先將拉絲模預熱到500℃，等爐溫升至1175℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.73％La2O3、0.73％Y2O3、0.73％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為8.5m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為11.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為14.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在875℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為15.5m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為81％。
5.先將拉絲模預熱到525℃，等爐溫升至1200℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.73％La2O3、0.73％Y2O3、0.73％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為9m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為12m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為13m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為15m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在900℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為16m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為84％。
6.先將拉絲模預熱到550℃，等爐溫升至1250℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.73％La2O3、0.73％Y2O3、0.73％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為9.5m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為13.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為15.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在925℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為16.5m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為83％。
7.先將拉絲模預熱到500℃，等爐溫升至1175℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.55％La2O3、1.1％Y2O3、0.55％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為8.5m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為11.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為14.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在875℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為15.5m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為85％。
8.先將拉絲模預熱到525℃，等爐溫升至1200℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.55％La2O3、1.1％Y2O3、0.55％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為9m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為12m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為13m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為15m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在900℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為16m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為84％。
9.先將拉絲模預熱到550℃，等爐溫升至1250℃時，固定加熱功率，將按重量百分比計，稀土氧化物含量為0.55％La2O3、1.1％Y2O3、0.55％CeO2，余量為鎢的直徑Φ3的稀土鎢絲桿放入鏈式拉絲機上進行加工，采用石墨乳為潤滑劑，首先選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為 9.5m/min，絲材隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為13.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為15.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在925℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為16.5m/min，在經歷每個拉絲模加工后，檢查絲桿直徑公差不能超過±0.03，否則需要修模后返工。采用以上工藝可以加工制備Φ2.5-Φ1.0多種規格的稀土鎢絲桿，綜合成品率為85％。
權利要求
1.一種多元復合稀土鎢電極制備的拉絲方法，其特征在于，由以下步驟組成1)將拉絲模預熱到500-550℃，等爐溫升至1175-1225℃時，固定加熱功率，將直徑為3mm稀土鎢桿放入鏈式拉絲機進行加工，該稀土鎢桿成分為含La2O3、Y2O3和CeO2每種稀土氧化物重量百分比含量為0.4～1.4％，三種稀土氧化物的總重量百分比含量為2～2.2％，余量為鎢；2)拉絲采用石墨乳潤滑，選擇Φ2.5拉絲模進行加工，拉絲速度設為8.5-9.5m/min，隨后經過Φ2.0拉絲模進行加工，拉絲速度為11.5-12.5m/min，然后經過Φ1.6拉絲模進行加工，拉絲速度為12.5-13.5m/min，進而經過Φ1.2拉絲模進行加工，拉絲速度為14.5-15.5m/min，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在875-925℃，最后進行Φ1.0拉絲模加工，拉絲速度為15.5-16.5m/min。
全文摘要
多元復合稀土鎢電極材料的拉絲方法屬于稀土難熔功能材料領域。多元復合稀土鎢電極材料加工性能差，因此目前未產業化生產，使替代釷鎢進程停滯不前。本發明針對此現狀提供一種多元復合稀土鎢電極材料的拉絲方法，即先將拉絲模預熱到500－550℃，等爐溫升至1175－1225℃時，固定加熱功率，進行多元復合稀土鎢電極材料的拉絲加工，依次采用Φ2.5、Φ2.0、Φ1.6、Φ1.2拉絲模加工，經過Φ1.2拉絲模加工后，調整加熱爐的功率，使爐溫保持在875－925℃。然后進行Φ1.0拉絲模加工，可加工制備Φ2.5－Φ1.0多種規格的多元復合稀土鎢電極。該方法低能耗，加工成品率高。
文檔編號C22C27/00GK101049613SQ200710099089
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者聶祚仁, 李炳山, 楊建參, 彭鷹, 周美玲, 胡福成 申請人:北京工業大學, 北京鎢鉬材料廠