鎢的用途-鎢基合金

 

硬質合金領域為鎢最主要的用途,大約50%以上的鎢用於製造碳化鎢基硬質合金。硬質合金有一系列優良性能,主要是:高的硬度和耐磨性能,特別是高溫硬度,其600℃時的硬度超過高速鋼在常溫下的硬度,1000℃時的硬度超過碳鋼的常溫硬度;高的彈性模量,通常為(40~70)×104MPa。因而硬質合金在常溫下剛性好,無明顯的塑性變形;抗壓強度高;膨脹係數小,但熱導率及電導率則與鐵及其合金相近;化學穩定性好,耐酸耐鹼,600 ~800℃下無明顯氧化;熱穩定性能好。由於上述一系列優良性能,硬質合金在現代工具材料、耐磨材料、耐高溫及耐腐蝕材料中佔據重要地位,特別是在切削加工工業中顯示出極大的優越性。硬質合金工具與合金鋼工具相比,主要優點為:
(1) 金屬切削速度提高數十倍,大大提高了勞動生產率;
(2) 製成品的尺寸精度提高,表面粗糙度降低;
(3) 可加工高速鋼難以加工的材料,如耐熱合金,鈦合金、特硬鑄鐵等。
在硬質合金領域中,鎢主要是以WC形態應用的。當前生產WC的主要方法是將金屬鎢粉進行碳化,因此金屬鎢粉的質量對硬質合金產品的質量有較大的影響。為製得優質的硬質合金,首先應制得符合一定要求的鎢粉。
硬質合金領域對原料鎢粉的要求主要是化學純度、物理性能和工藝性能。物理性能主要包括其粒度、粒形、粒度分佈和顆粒聚集狀態,這些往往因具體用戶的不同而有所差別;工藝性能則包括流動性、壓制性能和燒結性能,因此在冶金過程中應採取一定措施以改善鎢粉的性能。
 
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鎢的用途-鎢鐵和鎢鋼

 

在鋼鐵工業中,鎢主要以鎢鐵形式加入,即首先將鎢精礦與鐵屑等在電弧爐中還原熔煉得到鎢鐵,然後在煉鋼過程中加入。在某些情況下亦可將鎢粉加工成鎢條,在煉鋼過程中以鎢條形式加入。近年來研究成功的白鎢精礦直接煉鋼的工藝,是在煉鋼過程中加入白鎢精礦,以矽鐵或碳為還原劑,鎢則被還原進入鋼中。
鎢加入鋼中能使鋼的晶粒細化,提高其高溫硬度、耐磨性和衝擊強度。鎢鋼主要用作切削鋼和模具鋼,其在高速切削鋼上的應用已有一個多世紀的歷史。廣泛採用的高速鋼含有9%~24%的鎢,3.8%~4.6%的鉻,1%~5%的釩,4%~7%的鈷,0.7%~1.5%的碳。高速鋼的特點是在高的強化回火溫度(700~800℃)下,能在空氣中自動淬火和二次硬化,因此,直到600~650℃它還能保持高的硬度和耐磨性。合金工具鋼中的鎢鋼含有0.8%~1.2%的鎢;鉻鎢矽鋼含有2%~2.7%的鎢;鉻鎢鋼中含有2%~9%的鎢;鉻鎢錳鋼中含有0.5%~ 1.6%的鎢。含鎢的鋼用於製造各種工具,如鑽頭、銑刀、拉絲模、陰模和陽模、氣動工具等零件。鎢磁鋼含有5.2%~6.2%的鎢、0.68%~0.78%的碳、0.3%~0.5%的鉻的永磁鋼體;鎢鈷磁鋼含有11.5%~14.5%的鎢、5.5%~6.5 %的鉬、11.5%~12.5%​​的鈷的硬磁材料,它們具有高的磁化強度和矯頑磁力,是重要的磁性材料。
 
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某些鎢冶煉二次資源的大致成分

鎢冶金二次資源的成分是多種多樣的,取決於它在報廢以前所應用的領域和具體用途以及對二次資源的大致成分如下圖。

圖中廢舊合金鋼及廢舊金屬鎢製品的回收處理方法主要是回爐熔鑄,重新製備合金鋼,因此鎢冶金中很少回收處理此類物料。當前鎢冶金中回收處理的主要是廢舊硬質合金、廢鎢基合金和廢催化劑。



 

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世界鎢精礦產量

中國、奧地利、加拿大、玻利維亞、俄羅斯和葡萄牙等是世界上主要的鎢礦生產國。值得注意的是,近幾年來,非洲的盧旺達、烏干達等國先後發現鎢礦資源並開發 生產,其產量有逐漸增大的趨勢。據《世界金屬統計》報導,2010年,世界鎢精礦產能約為10.5萬噸(金屬量,折合65%WO3鎢精礦20.4萬噸),其中中國產能約為7.5萬噸(金屬量,折合65%WO3鎢精礦14.5萬噸);產量5.9萬噸(金屬量,折合65%WO3鎢精礦11.5萬噸),其中中國5.1萬噸(金屬量,折合65%WO3鎢精礦9.95萬噸)見下圖


 

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鎢精礦及混合礦的化學成分

鎢冶煉的礦物原料主要為鎢礦經選礦後的得到的選礦產品,主要有黑鎢精礦、白鎢精礦、難選黑白鎢混合中礦等。根據中國有色金屬工業行業標準(YS/T231—2007),各種鎢精礦及混合礦的成分如下圖所示。


 

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