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O tungstênio é um metal com alto ponto de fusão, excelente
habilidade de emissão de elétron, coeficiente de elasticidade
elevado e baixa pressão de vapor. Por isso, foi usado como material
termiônico desde muito cedo.
Entretanto o tungstênio puro tem sua eficiência de emissão
de eletrodo muito baixa e pode recristalizar sob uma alta temperatura,
formando estruturas de grãos de eixo que faz o filamento do eixo
do tungstênio curvar e quebrar.
Pesquisadores de material de diversos paises estão dedicando-se
no desenvolvimento de novos materiais para eletrodo que se adaptem ao
desenvolvimento e tecnologia da indústria moderna.
O tungstênio incorporado com óxidos de lantanídeos
pode ter uma temperatura de recristalização mais alta, e
pode também ativar a emissão de elétron do metal.
O óxido de metal de lantanídeos apresenta excelente capacidade
de emissão termiônica, por causa disso, o eletrodo de tungstênio
com lantanídeos é uma opção de desenvolvimento
na substituição do eletrodo tradicional de tungstênio
com tório radioativo.
Este informativo apresenta diversos tipos de preparações
e resultados de estudos de eletrodos de tungstênio de lantanídeos
e as aplicações de materiais de eletrodos, possibilitando
amplo uso e referências para estudo destes.
PREPARAÇÃO DO ELETRODO DE TUNGSTÊNIO COM LANTANÍDEOS
O
eletrodo de tungstênio é o material utilizado na solda TIG,
plasma e na indústria de corte.
O eletrodo de tungstênio W-ThO, WT20 foi descoberto
em 1923, e é produzido pela combinação de tório
a 2% com tungstênio puro.
Com relação ao tungstênio puro a adição
de tório aumenta a capacidade de transmissão de corrente
elétrica e a estabilidade do arco elétrico , mas o tório
é um elemento radioativo. Iniciou-se a pesquisa de novos materiais,
e devido à capacidade de emissão termiônica do oxido
de metal de lantanídeos, este se tornou uma nova opção.
Apresentamos a seguir estudos sobre os eletrodos de lantanídeos.
» Eletrodo de tungstênio com cério WCeO2
O eletrodo de tungstênio com cério substituiu parcialmente o eletrodo de tungstênio com tório, pois a sua capacidade de emissão de elétrons é mais baixa e sua resistência é menor, não podendo ser utilizado em situações de grande potência.
» Eletrodo de tungstênio com lantânio WLa2O3
Para preparar um eletrodo de tungstênio com excelente capacidade de eletricidade e sem poluição a China adicionou o óxido de lantânio no pó de trióxido de tungstênio.Segundo a analise o eletrodo de tungstênio com lantânio é melhor que o eletrodo de tungstênio com cério, mas a sua preparação é relativamente difícil.
» Eletrodo de tungstênio com Ítrio WY2O3»
O eletrodo de tungstênio com ítrio foi elaborado através do método de metalurgia de pós. As pesquisas em relação ao desempenho da aglutinação e a resistência de corrosão do metal de fusão consideraram que a adição do óxido de ítrio tem a função de melhorar a capacidade de aglutinação do material de tungstênio, realça a resistividade do material de tungstênio contra corrosão para o metal de fusão e diminui a queima do eletrodo.
» Eletrodo de tungstênio com composto de lantanídeos WX
Com
o constante progresso e o desenvolvimento da indústria de solda
surgem cada vez mais exigências para a confiabilidade e estabilidade
dos materiais de eletrodos.
O óxido de lantanídeos torna-se o principal substituto de
eletrodo de tungstênio com tório, pois possui ponto de fusão
elevado , baixa transmissão de elétrons e bom desempenho
de emissão termiônica nas soldagens de pequena escala, mas
registra ainda falhas nas soldagens com arco de argônio de corrente
alternada, como conduta do ar inferior e frágil resistência.
Normalmente a característica de queima de arco do eletrodo de tungstênio
e compostos de lantanídeos é melhor que o de eletrodo de
tungstênio de apenas uns lantanídeos. O eletrodo de tungstênio
com três lantanídeos é melhor do que o composto por
apenas dois.
No final da década de 80, um grupo de estudiosos japoneses fez
alguns progressos no aspecto do material de eletrodo novo de tungstênio,
especialmente no estudo de uma serie do material composto de tungstênio
e lantanídeos.
Após trabalhos maciços no projeto de composição
do eletrodo, na comparação do desempenho e no aspecto de
discussão do mecanismo, eles descobriram que os lantanídeos
compostos de duas unidades podem melhorar o desempenho do eletrodo de
tungstênio.
Estudos na Universidade de Osaka sobre eletrodos de tungstênio com
lantanídeos com misturas de dois ou três componentes de lantanídeos
indicam o seguinte:
Eletrodos de tungstênio com dois lantanídeos
Cério e Ítrio - CeO2 ;YO3, na proporção 1:3
Cério e Lantânio - CeO2 :La2O3, na proporção
1:1
Lantânio e Ítrio – LaO: Y2O3, na proporção
1:3
O desempenho dos eletrodos de tungstênio com essas misturas é destacado na dureza, além disso a mistura de lantanídeos com ítrio apresentou boa capacidade mesmo após 4 horas de queima(180 A), e após 10 horas a capacidade ainda era aceitável, o que sugere que misturas com 2 lantanídeos é muito mais eficaz que a com 1 lantanídeos.
Em relação aos eletrodos de tungstênio com três lantanídeos, a melhor proporção de mistura dos óxidos de lantanídeos é:
Cério, Lantanídeos e Ítrio – CeO2; La2O3 ;Y2O3 , na proporção 1:1:3
Apresentam boa capacidade de operação podendo preservar-se por 10 horas (180 A) , possuem a melhor forma de ponta que os outros eletrodos de 2 ou 1 lantanídeos. Registram temperatura de funcionamento mais baixa, a eficiência de emissão de elétrons é mais elevada e o trabalho de liberação do elétron é o mais baixo, ou seja, conta com poder de emissão mais elevado por isso o desempenho total é superior. A China produz o eletrodo de tungstênio com dois e com três lantanídeos e considera que o arco elétrico de solda e os resultados de solda nestes eletrodos são mais eficazes que os eletrodos com apenas um lantanídeo e os com tório.