中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十九）
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- 分類：鎢新聞
- 發佈於：2022-12-20, 週二 14:34
- 作者 Zhenghua
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中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究
目 錄
第十章 鎢絲金剛線的生產成本
第十一章 鎢絲金剛線行業前景
第十二章 鎢絲生產企業概覽
第十三章 鎢絲母線金剛絲市場格局預測
附件：
鎢絲生產設備廠商大全
金剛線-鎢絲發展簡史
鎢絲金剛線切用途全景
第十九章 摻雜鎢絲主要技術概要
中國鎢絲產業在上世紀初由美國引入，新中國成立後興起，70年代初，逐步建立了從鎢精礦到鎢絲進而到照明行業全產業鏈完整的工業體系。
為儘快淘汰前蘇聯引進20世紀50年代的鎢絲生產工藝和設備，我國鎢絲行業的大規模技術更新改造起始於1980年代，起初分別從日本鎢公司、東芝公司、英國燈泡金屬公司等國外生產企業引進了多條具有世界先進水準的鎢絲生產線，後經過多年的生產實踐，以及對引進生產線工藝設備的消化、吸收和拓展，我國鎢絲生產技術有了長足的進步。
1990年代中後期，我國鎢絲生產規模逐漸壯大，技術走向成熟，鎢絲品質日益提高，鎢絲種類齊全，鎢絲生產設備國產化率高，並且在21世紀初就達到了全世界鎢絲行業的巔峰，穩居全球鎢絲產量的榜首，產量最高達到全球的80%左右，世界主要的照明企業如歐司朗、飛利浦等都先後放棄鎢絲生產，改採用中國產鎢絲。同時我國在鎢絲生產中間產品和前驅體方面也達到了世界先進水準，仲鎢酸銨、藍色氧化鎢及其摻雜工藝、鎢杆、鎢棒、粗鎢絲和細鎢絲等都達到了較高品質水準，帶動我國鎢材料的整體技術進步。
鼎盛時期，我國鎢絲生產廠家曾經有200多家，後逐漸集中到幾家重要的企業如廈門虹鷺、成都虹波、贛州虹飛和四平鎢鉬等企業，其中廈門虹鷺除少部分生產設備早期從大韓重石進口外，絕大部分設備均由國內製造，甚至是自己設計製造，2008年，廈門虹鷺成為全球最大的鎢絲生產企業，成為世界鎢絲行業龍頭。
1. 傳統照明鎢絲、摻雜鎢絲、金剛線鎢絲介紹
1.1 傳統照明鎢絲
鎢絲作為傳統電光源主要發光材料在照明行業中近100年裡起著重要的作用。晚近的20年間，各種新型照明燈具，如LED等高性能燈泡應運而生，包括我國在內世界各國都對白熾燈祭出了嚴格的限制和退出時間表，普通白織燈逐步退出歷史舞臺，目前所知，基於價格因素，傳統白織燈較大的市場集中在印度等東南亞國家、非洲等欠發達市場仍有大量白熾燈照明需求。
就目前鎢絲生產技術和用途而言，鎢絲的性能要求越來越高，最初的218鎢絲是在純鎢中摻雜一定劑量的K、Al、Si元素製成的摻雜鎢絲，用以提高燈絲的色溫、發光效率和壽命，且具有良好的高溫抗下垂性能，以便可用作鹵素燈等工作溫度高的特殊發光源；在過去的近十年間，中鎢在線向客戶提供了大量的用於舞臺燈光高溫、強光和高速切換等各類高性能要求的燈絲和鎢鉬原料的元器件，也是摻雜鎢絲的一種特殊應用。
市場的高要求一直推動摻雜鎢絲的不斷改進。各種高頻率或者高強度的振動環境照明對鎢絲的要求不斷提出新的挑戰，如各種交通工具：摩托車、汽車、火車、飛機等用照明燈，以及具有軍事用途的特種燈泡、航空航太發動機用加熱絲等震動環境照明系統的要求，促使生產企業在在摻雜鎢絲中添加合金如金屬鈷（Co）等元素，製成了高強度耐震鎢絲。
有別于傳統的摻雜鎢絲，在純鎢粉或摻雜鎢粉中添加釷（Th）、錸（Re）、鈰（Ce）、釔（Y）、鑭（La）、鋯（Zr）等合金元素製成的合金鎢絲可用作氫弧焊接電極、熱電偶、顯像管陰極絲、電子發射管燈絲等應用場景。這些應用需求推動了鎢絲生產技術的不斷精進，也見證了我國鎢絲工業的發展歷程。
1.2 摻雜鎢絲/抗震鎢絲
摻雜鎢絲（Doped Tungsten Wire）又稱為抗震鎢絲，或者抗下垂鎢絲、不下垂鎢絲（No-sag Tungsten Wire）。抗震鎢絲是根據其鎢絲所具有的常溫和高溫抗震特性而命名的，它是在鎢粉中摻入K、Si和Al等元素製備而成的。它是鎢絲材料中為了適應特殊照明環境而開發生產的鎢絲，具有高溫抗下垂性能、良好的繞制性能和較高的抗震和抗衝擊的性能。抗震鎢絲主要應用於震動環境下的照明系統比如各種交通照明燈、軍事用途的特種燈泡、航空航太發動機用加熱絲等，其中用量最大的是汽車、摩托車、拖拉機、飛機的照明燈。
1.2.1 摻雜鎢絲/抗震鎢絲的摻雜機理
抗震鎢絲要有良好的抗震性能，首先必須具備良好的高溫抗下垂性能，即在鎢絲晶體中形成列狀排列的鉀泡對鎢絲進行強化，在高溫下限制鎢絲晶粒的長大和晶界的劃移來提高其再結晶溫度；其次通過提高鎢晶粒晶界的結合力，提高鎢絲再結晶後在常溫下的強度，使其具有良好的抗震性能。
在原料中摻入K和Al不能獲得抗震鎢絲，但是其產品能獲得極好的加工性能；摻入K和Si能獲得只有極少量的中等抗震鎢絲；摻入K、Si和Al其產品能獲得極佳的抗震性能。研究表明，摻雜鎢絲的燒結過程中鉀泡的產生、熱加工過程中鉀泡的特徵以及鉀泡在抗震鎢絲中的作用和摻雜元素Si、Al各不相同。加入的Si、Al、K等微量元素在鎢絲中形成K泡，在鎢絲中均勻彌散，高溫下阻止晶界的滑移和晶粒的長大，大大提高鎢絲的再結晶溫度（純鎢絲的再結晶溫度約為1400℃，摻雜鎢絲的再結晶溫度為2100℃左右），改善鎢絲的高溫抗下垂性能。抗震摻雜鎢絲不僅具有普通鎢絲的良好的繞制性能、高溫抗下垂性能，還有良好的耐震性和抗擊性能。添加Si、Al、K元素的摻雜鎢絲，根據GB/T23272-2009鎢絲國家標準，普通摻雜鎢絲的化學成分為：含W量≥99.95%，K元素0.0060%～0.010%，Fe、Al、Co等雜質元素含量全都＜0.002%。
根據添加元素的不同，摻雜鎢絲可以分為添加Si、Al、K微量元素的普通摻雜鎢絲，和在摻雜Si、Al、K元素基礎上再添加更多的K或微量其它元素（如Fe或Co）製備而成的抗震摻雜鎢絲，後續又發展出鎢鑭、鎢鈰、鎢釷等稀土摻雜鎢絲。
（1）在原料中摻入Si，大部分Si以矽酸鹽或鎢酸鹽的形式保留在氧化鎢的表面上，有利地保持了氧化層的疏鬆性和還原期間水分的滲透性，這樣有利於摻雜均勻，也有利於獲得所必需的鉀。這些鹽極容易被HF酸洗去；
（2）摻入Al，鋁在還原過程中大幅度地提高鎢粉中鉀的含量，獲得優質的抗震鎢絲；
（3）摻入K，鎢絲能獲得鉀泡，鉀泡的彌散化可以明顯地降低鎢絲的低溫脆性，減少鎢絲劈裂，使其鎢絲獲得極佳的抗震性能。
1.2.2 摻雜鎢絲/抗震鎢絲的分類
1.2.3 複合稀土摻雜鎢絲
1.2.4 摻雜鎢絲-金剛線鎢絲
2. 鎢絲生產的基本流程
3. 摻雜鎢絲生產的主要技術環節
與普通的鎢絲相比，光伏用鎢絲有更好的綜合性能，比如更高的抗拉強度和更好的衝擊韌性等，所以更適合作為金剛線的母線（基材），能有效降低斷線率，以提高矽片生產企業的工作效率及節約生產成本。
從化工的角度上來看，影響光伏用鎢絲性能的因素除了有原材料品質和原料配比之外，還有生產工藝及工藝參數等。生產鎢絲是一個複雜和困難的工藝。整個過程必須受到嚴格的控制，通過控制適當的化學成分以確保成品鎢絲的物理化學性質。
摻雜鎢絲的生產步驟：將原料仲鎢酸銨（APT）經過氫氣還原後，經過摻雜鑭元素，接著再一次還原，後酸洗和除雜得到高純度鎢鑭粉末；將鎢鑭粉末進行等靜壓制成型得到半成品，後進行預燒結和垂熔燒結；再將垂熔燒結後的產品進行旋鍛開坯和連續旋鍛或鍛軋，後電解清洗，接著高頻退火和焊接；最後連續旋鍛，拉絲，包裝即可。
摻雜鎢絲的生產流程為：仲鎢酸銨→一次還原→摻雜→二次還原→酸洗→混料→等靜壓→預燒結→錘熔→旋鍛開坯→連續旋鍛或鍛軋→電解清洗→高頻退火→焊接→連續旋鍛→拉絲→檢驗→入庫→回收利用。
從生產過程上來看，摻雜鎢絲在生產時涉及到設備主要有：APT煆燒設備，APT還原設備，等靜壓機，燒結爐，旋錘鍛打機，中頻燒結爐，鎢絲拉絲機和各環節檢驗檢測設備等。
3. 摻雜鎢絲生產的主要技術環節
鎢精礦到抗震摻雜鎢絲全鏈工藝流程長、工藝參數多，很多生產者以仲鎢酸銨（APT）為原料開始加工鎢絲，其工藝流程簡化如上圖示，我們本調研的介紹，也是由APT展開，而鎢礦開採冶煉的鎢製品初級階段等內容倒置在本章節末端，主要是作為主題內容的補充資料。
3.1 仲鎢酸銨（APT）氫氣還原技術
3.2 藍色氧化鎢/藍鎢（BTO）摻雜技術
3.3 摻雜鎢粉(K、Al、Si-DOPED)酸洗工藝
3.4 等靜壓壓制圓形鎢坯條工藝和開坯技術
3.5 鎢坯低溫預燒、高溫垂熔技術
3.6 鎢杆旋鍛、軋製開坯技術
3.7 三輥Y型軋機旋鍛開坯工藝
3.8 大壓縮率鎢杆拉絲技術
3.9 鎢條對焊技術
3.10 鎢棒多模串打旋鍛加工
3.11 鎢棒連續電解堿洗
3.12 鎢棒高頻感應退火工藝
3.13 轉盤拉伸和多模鎢杆-鎢絲拉伸技術
3.14 電化學超細鎢絲加工技術
3.15 鎢絲電解拋光原理
4. 摻雜鎢絲多牌號基本思路和實踐
5. 鎢絲品質監控管理技術
5.1 渦流探傷技術
5.2 鐳射連續測徑技術
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《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（一）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（二）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（三）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（四）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（五）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（六）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（七）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（八）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（九）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十四）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十五）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十六）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十七）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十八）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十九）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（二十）》
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