什么是钇钨电极（Yttriated Tungsten Electrode, WY）？
钇钨电极（Yttriated Tungsten Electrode，简称 WY）是一种在高端焊接领域，尤其是氩弧焊（Tungsten Inert Gas, TIG）和等离子切割中广泛使用的钨电极类型。它是在纯钨电极基础上，通过合金化微量氧化钇（Yttria, Y₂O₃）制成的，因此具有独特的物理、化学和焊接性能。钇钨电极，国际通用牌号为WY，是一种在非熔化极惰性气体保护焊（TIG焊）和等离子焊接中广泛使用的电极材料。它是在高纯度的金属钨基体中，通过粉末冶金的方法添加了约1.8% – 2.2%的氧化钇（Y₂O₃）作为活化剂而制成的。简言之，钇钨电极以钨为“身体”，以氧化钇为“强化剂”的一种高性能焊接电极。
钇钨电极（Yttriated Tungsten Electrode，WY）的成分
钨（W）为主要元素，占电极质量的约 99% 以上。
氧化钇（Y₂O₃）为添加剂，通常占 0.8%～1.2%。
相较于其他钨合金（如钍钨 Thoriated Tungsten, TW），钇钨不含放射性元素，安全性更高。
钇钨电极（Yttriated Tungsten Electrode，WY）的制造工艺
钇钨电极（Yttriated Tungsten Electrode，简称 WY）的制造工艺是一套典型的粉末冶金+ 精密机械加工的工艺体系，旨在确保氧化钇（Y₂O₃）在钨基体中均匀分布、电极组织致密、晶粒细小且具优良的高温稳定性。整个工艺技术链条较长，工艺控制要求极高。基本环节有原料选择→混粉造粒→压制成形→烧结→ 工成棒→拉丝定径→热处理与研磨整形等
1.原料选择与预处理
钨粉（W powder）
通常采用高纯度钨粉（纯度≥99.95%），粒度在 2–5 μm。
钨粉来源一般为钨酸铵经氢还原制得，要求含氧量低、杂质（Fe、Ni、Mo 等）严格控制在 ppm 级。
氧化钇粉（Y₂O₃ powder）
采用超细氧化钇粉（纯度≥99.9%，粒径0.3–1 μm），以保证均匀分布。
氧化钇作为活化剂，其添加量通常为 0.8%～1.2%（质量分数）。
配比与混料
按设定比例称量钨粉与氧化钇粉。
混料方式：
干法混合：采用球磨机或行星式混合机，在惰性气氛中混合。
湿法混合：加入乙醇或异丙醇等有机溶剂，通过超声分散提高均匀性。
混料时间：一般为 12–24 小时，以确保氧化钇在钨粉中弥散分布。
2.造粒与压制成形
造粒
混合粉末经喷雾干燥或冷等静压前预造粒处理，使粉体流动性改善。
添加少量有机粘结剂（如聚乙烯醇 PVA）改善压制成型性。
成形
成形方式：
冷等静压（CIP）：将粉末装入橡胶模中，在200–300 MPa压力下均匀压制，获得高致密度坯体。
模压成形：适用于小批量或异形电极生产。
成形坯体密度通常达到理论密度的 50–60%。
3.烧结（高温致密化阶段）
烧结目的
通过高温扩散使钨晶粒结合并排除孔隙，同时促进氧化钇弥散分布。
氧化钇在烧结过程中部分与钨反应形成钇钨氧化物固溶体，提高电极的高温强度与电子发射性能。
烧结工艺参数
气氛：纯氢气或真空（10⁻³ Pa 级），以防止氧化。
温度：2800 ± 50 °C（通常在2600–2900 °C之间）。
时间：2–4 小时。
升温速度需严格控制（100–200 °C/h），防止坯体内外温差导致裂纹。
烧结后密度通常可达理论密度的 95–98%。
烧结设备
使用高温钨网炉或感应真空烧结炉。
烧结氛围的纯度对电极质量至关重要。
4.机械加工与热加工（锻造、轧制、拉丝）
锻造与轧制
烧结后得到的钨钇合金坯体仍然较脆，需经高温塑性变形（锻造或轧制）以细化晶粒、提高致密度。
温度控制在 1400–1600 °C。
通过多次热加工与中间退火可改善材料的各向同性。
拉丝（Drawing）
经过多次热拉与冷拉，将电极拉至所需直径（常见规格 Ø1.0–6.4 mm）。
每次拉丝变形量控制在10–20%，并辅以中间再结晶退火。
再结晶退火
处理温度 1800–2200 °C。
消除应力、稳定显微组织，保证电弧尖端形貌稳定。
5.精加工与表面处理
表面研磨
采用精密砂轮或化学机械研磨，去除氧化层、改善表面光洁度。
表面粗糙度可达 Ra ≤ 0.4 μm。
切割与定尺
按标准长度切割（通常 150 mm）。
保证直线度 ≤ 0.3 mm/100 mm。
清洗与包装
使用无水乙醇或氢氟酸溶液清洗表面杂质。
干燥后真空封装或充惰性气体包装，以防氧化污染。
6.质量控制与检测项目
化学成分检测
ICP-OES 分析氧化钇含量与杂质元素。
显微组织分析
观察氧化钇颗粒的弥散程度与晶粒大小（要求均匀分布、晶粒<10 μm）。
密度测试
阿基米德法测定相对密度，目标≥ 98%。
硬度与电阻率检测
典型值：HV ≥ 450 （20 °C），电阻率约 5.6 × 10⁻⁸ Ω·m。
弧稳定性与寿命试验
通过恒流氩弧测试，测定弧启动电压、尖端形变与烧损速率。
7.工艺机理简述
氧化钇的作用机理：
在烧结及服役高温环境中，Y₂O₃ 可在晶界形成稳定的弥散相，抑制晶粒长大、降低电子逸出功（Work Function），提升电弧发射性能与耐高温寿命。
粉末冶金优势：
可实现元素级均匀分布，避免传统铸造产生的偏析、气孔与粗晶问题。
高温热加工意义：
改善织构与晶粒取向，使电极在焊接电弧尖端具有更好的电子发射一致性与抗崩裂能力。
8.制造工艺流程图
原料准备（W粉 + Y₂O₃粉）
→ 混料与球磨
→ 造粒
→ 冷等静压成形
→ 高温烧结（真空 / 氢气）
→ 热锻/热轧 → 中间退火
→ 多道次拉丝定径
→ 再结晶退火
→ 机械精磨与切割
→ 检测与包装
钇钨电极的制造工艺是一个以粉末冶金+热加工精整为核心的复杂体系，其关键控制点包括：
粉末混合均匀性（决定弥散强化效果）；
高温烧结致密化（保证导电与导热性能）；
热加工与再结晶（改善组织、延长寿命）；
表面纯净度与几何精度（确保电弧稳定）。
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