技術簡介：

 

1、任務來源：自選項目。

上世紀50年代後期以來，鎢錸合金在許多領域得到了成功的應用，例如高溫技術、電真空工業、燈泡工業、原子能工業、分析技術、醫療和化工等。與其他錸含量的鎢錸絲相比，摻雜W-3Re合金絲性能獨特，強度高，塑性好，摻雜W-3Re具有最高的再結晶溫度，2500℃，加之熔點為3360℃，在高溫技術、電真空工業、燈泡工業、原子能工業、分析技術、醫療和化工等領域用途廣泛，是不可多得、難以替代高溫材料之一。但時至今日，我國很多領域用到的W-3Re合金絲仍然依賴進口，如顯像管電子槍、氣相色譜儀熱導檢測器、電真空行業的電子管、電子封裝測試用探針卡用鎢錸絲等。

W-3Re合金絲沒有批量國產化的主要原因有：

一，鎢錸絲在加工過程中，加工硬化快，必須及時的進行退火處理，加工難度大；

二、我國鎢絲行業的加工手段不夠豐富，投入研發資金不多，限制了研發速度。

作為中國鎢絲業界的龍頭企業，廈門虹鷺由公司博士後工作站和國家鎢材料工程技術研究中心提出鎢錸絲研發項目課題，研究開發高性能的鎢錸合金絲，以滿足國內廣大用戶的需求，降低經營風險，豐富公司鎢絲產品種類。

 

2、應用領域和技術原理：

應用領域：本項目產品W-3Re鎢錸合金絲主要用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等，由於合金中錸元素分佈的均勻性和加工難度高，產品大多依賴進口，本項目通過改進工藝水平和裝備水平，成功製備出鎢錸合金絲，並實現批量生產，滿足國內下游廠家的使用要求，替代進口鎢錸絲。

技術原理：鎢錸可以製備各種成分的合金，鎢錸合金與純鎢相比，合金中添加的錸元素在形變過程中，有利於攣晶的形成，減少了形變過程中堆垛層錯能，降低了位錯移動的晶界阻抗（佩爾斯－納巴羅應力），從而導致位錯遷移率增加，是合金表現為高塑性。鎢錸合金不均塑性好，而且強度、硬度高，這通常稱之為“錸效應”。

由於錸效應，鎢錸合金具有一系列的優良性能，高熔點、高硬度、高強度、高塑性、高電阻率、高的熱電勢值、高的再結晶溫度、低的蒸氣壓、低的電子逸出功和低的韌脆轉變溫度等。鎢錸合金是高溫技術中優良的結構材料，在電子技術、熱力控制、現代核子技術和宇宙航行技術、測溫領域、儀器儀表、電器和其他尖端技術領域都得到了廣泛應用。

 

3、性能指標：

    生產滿足電子槍、行波管、TCD熱絲、封裝測試探針卡客戶群使用要求的W-3Re鎢錸合金絲：

1）鎢錸絲中錸的分佈均勻，錸含量波動範圍控制在30.15﹪；

2）坯條單重3Kg；

3）到直徑0.39mm，鎢錸合金絲成品率不低於75﹪；

4）鎢錸合金絲細絲的絲徑均勻。

 

4、與國內外同類技術比較：

與國外知名公司性能參數比較，虹鷺公司研發製備的鎢錸絲各項性能參數達到了國際領先水平，

性能參數比較：

性能參數：

Re元素分佈均勻性：(虹鷺公司)均勻；(國內公司)均勻；(國外公司)均勻。

絲材中Re含量：(虹鷺公司)3﹪，0.15；(國內公司) 3﹪，0.15；(國外公司)3﹪，0.15。

電阻率（室溫，cm）：(虹鷺公司)10，10～6；(國內公司)＞6.5，10～6；(國外公司)10，10～6。 b（49mg/200mm）

MPa：(虹鷺公司)＞2420；(國內公司)＞2265；(國外公司)＞2570。

延伸率：(虹鷺公司)＞4﹪；(國內公司)＞1.6；(國外公司) ＞3﹪。

坯條單根重(kg)：(虹鷺公司)3；(國內公司) 0.64；(國外公司)1.5。

拉拔態合金鎢絲的晶粒結構為細長密排的纖維晶，再結晶晶粒結構為燕尾狀搭接的晶粒結構，晶粒長寬比大於12。技術成果推廣後，產品得到國內外下游廠家用戶的認可，替代進口，產品綜合性能指標達到同類產品的國際先進水平。

 

5、成果的創造性、先進性：高性能鎢錸合金的生產必須首先解決合金中Re元素的均質分佈，這是是鎢錸合金絲生產製備的核心技術；旋鍛開坯、退火和拉絲過程中的工藝參數和工藝的選擇是鎢錸合金絲熱形變加工的關鍵技術。

本項目的創新之處在於：

1）引入應用於醫療食品行業混料用的臥式摻雜鍋，採用兩次固液摻雜工藝，在保證Re元素加入量與均質分佈的同時，保證合金中K、Al、Si元素含量在一定範圍內。

2）鎢錸合金中Re具有現在的固溶強化效果，合金加工硬化速度快，採用小壓縮比，相應退火點選擇，成功引入3.7mm鎢桿氫氣保護高頻退火工藝和細絲的通電氫氣保護退火解決了退火過程中氧化作用導致的Re燒損和鎢絲燃燒現象的發生。二次固液摻雜工藝，一次固液摻雜－酸洗工藝，保證合金中K、Al和Si元素的含量在合金要求的範圍內；引入醫療食品用臥式摻雜鍋作為摻雜，30kg酸洗鎢粉和適量錸酸銨溶液經攪拌至乾燥，通過此工藝組合，保證了錸酸銨晶體包裹在每一個鎢粉顆粒表面均勻沉澱析出，使得材料在氫還原過程中即發生預合金化，為錸均質分佈的鎢錸合金絲提供前期的成分保證。鎢錸合金中Re具有現在的固溶強化效果，合金加工硬化速度快，採用小壓縮比，相應退火點選擇，成功引入3.7mm鎢桿氫氣保護感應退火工藝和細絲的通電氫氣保護退火解決了退火過程中氧化作用導致的Re燒損和鎢絲燃燒現象的發生，確定了從17mm～2mg/200mm的整條鎢絲熱形變加工工藝，小壓縮比和7道次退火工藝組合，加工到直徑0.39mm鎢絲單根重量不小於2.8kg，達到了國際領先水平。

 

6、作用意義（直接經濟效益和社會效益）：

1）直接經濟效益：2008年，生產鎢錸絲1000萬米以上，粗絲總成品率高於75﹪；銷售收入200萬元，利潤50萬元；2009年，實現產業化。

2）社會意義：W-3Re鎢錸合金絲主要用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等，由於合金中錸元素分佈的均勻性和加工難度高，產品大多依賴進口，本項目通過改進工藝水平和裝備水平，成功製備出鎢錸合金絲，並實現批量生產，滿足國內下游廠家的使用要求，替代進口鎢錸絲，填補了國內空白，豐富了高端鎢產品的品種，促進我國向鎢深加工強國發展。

 

7、推廣應用的範圍條件和前景及存在的問題和改進意見：W-3Re鎢錸合金絲主要用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等，由於合金中錸元素分佈的均勻性和加工難度高，產品大多依賴進口，本項目通過改進工藝水平和裝備水平，成功製備出鎢錸合金絲，並實現批量生產，滿足國內下游廠家的使用要求，替代進口鎢錸絲，主要應用於電子技術、高溫合金技術和航空航天技術等方面：　　

電子管材料常常受到溫度變化的影響和強烈的振動，電子管燈絲採用的鎢錸合金絲，成分範圍較寬。要求高溫抗下垂性能優異的燈絲，一般採用摻雜W-3Re鎢錸合金絲，要求低溫延展性好的燈絲，一般採用W-20Re和W-25Re鎢錸合金絲。人造衛星電子管要求長壽命、高可靠、抗振動，發射衛星時，電子管一般要承受5-8G的重力加速度， 燈絲材料需要W-3Re鎢錸合金絲作為燈絲才能滿足使用要求。

 

醫用治療機和工業探傷機的加速電子槍的加熱燈絲必須使用鎢錸合金絲，在保證性能要求的同時，滿足了長壽命要求。高壓整流管的折疊式燈絲選用鎢錸合金絲製作，不脆、劈斷裂，整流管電參數一致性好。鎢錸合金還應用於X－射線管陽極靶靶面，輻射效果好、抗電子衝擊性能好，焦徑損失小、焦點小、減小陽極角，是優良的旋轉陽極材料。鎢錸合金靶既具有鎢靶的高的穿透能力，又具有鉬靶單色性好的特點，在實際應用中，使用低電壓時，適用於不同厚度的軟組織、非金屬和輕金屬的軟X射線照片，具有良好的效果；使用高電壓時，具有與鎢靶相同的效果，作為靶材具有多用途。電器開關常用許多觸點材料，入汽車喇叭觸點和點火觸點、電壓調節器觸點、電話機觸點等。

 

在工作​​時，各對觸點相互摩擦和電火花腐蝕以及高頻次接觸等特點，觸點材料應滿足下如下要求，如材料的接觸電阻小、電弧的伏安特性小和侵蝕率小等，鎢錸合金用於觸點材料是近年來開發的新產品，其性能可以與鉑、銠等貴金屬觸點材料相媲美。總之，鎢錸合金材料廣泛應用於電阻技術、熱力控制、現代核子技術、宇宙航行技術、高溫技術、儀器儀表、電真空、電接觸和耐磨材料等領域。

項目的完成實現了W-3Re鎢錸合金絲的批量生產，但僅此一種型號的鎢錸絲無法進入高溫測溫熱電偶行業，在下一階段，在W-3Re鎢錸合金絲製備技術的基礎上，通過設備改進和工藝探索，累積成功的經驗和數據，將為其他種類的鎢合金的後期研發奠定堅實技術，實現W-20Re和W-26Re鎢錸合金絲的批量生產，有步驟地擴展公司鎢錸合金產品的種類和產品質量，依靠技術儲備來提高公司競爭力和利潤。

 

 

鎢產品生產商、供應商：中鎢線上科技有限公司
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