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阴极是在等离子喷涂过程中发射电子的部件。发射电子的区域称为阴极斑点，它就在阴极的端部。阴极的设计和选择主要考虑材料、形和尺寸、冷却方式等因素。
阴极材料的选择：阴极材料应具有熔点高、蒸发低、电子发射能力强、许用电流大、引弧和稳弧性能好等特性。这是因为弧电流集中流过阴极斑点，电流密度高达10^3A/cm^2~10^6A/cm^2，局部热负荷相当高，阴极的烧损直接影响阴极的使用寿命和工艺的稳定性。
金属钨的熔点为3800K。用纯钨做阴极，只要阴极斑点的温度低于它的熔点就具有较强的电子发射能力。但纯钨的逸出功比较大，在引弧时需要较高的空载电压。同时在大电流和长时间工作过程中，会引起阴极的烧损现象。常在纯钨中加人少量的氧化物，改善其性能。
(1)钍钨电极，在纯钨中加入少量氧化钍能降低电子的逸出功，增加发射电子的能力。用这种材料做阴极在较低的空载电压下就能引弧，即使在超负荷的电流下也能较好的工作，降低阴极的烧损。
(2)铈钨电极，钍钨电极的替代品。氧化铈的含量为2% ~ 3%，铈钨作阴极与钍钨相比具有下列优点：在电流密度很小的情况下，引弧电流较钍钨极低，等离子弧的稳定性好；在采用相同规范参数时，铈钨极的烧损较钍钨极小；铈钨极所产生的放射性剂量要比钍钨极少得多，减少了对人体的危害。
(3)镧钨电极，1.5%镧钨具有最接近2.0%钍钨所表现出来的导电性能，且比钍钨耐高电流的热损伤小。它是目前国际上最关注的钍钨电极的替代材料。
近年还出现了复合多元钨，即在钨基中添加两种或两种以上的稀土氧化物，各种添加元素相得益形，互为补充，使复合多元钨电极性能出众，成为电极家族中的新贵。
