鎢鋯電極的製備

鎢鋯電極

鎢鋯電極的最大特點是在高負載的電流情況下能夠保持圓球狀,減少了滲鎢的現象,常用於焊接鋁及其合金、鎂及其合金和帶氧化膜的銅材。它是在鎢基體的基礎上摻雜少量的氧化鋯(ZrO2),通過粉末冶金製備而成的。ZrO2均勻彌散分佈於晶界、晶內,阻礙了晶粒的長大和晶界的滑移、釘紮位錯的攀移,起到了良好的強化作用,因此鎢鋯電極具有良好的高溫性能,且電弧穩定,起弧電壓低,耐燒蝕,無放射性,相較於鎢鑭電極、釷鎢電極等其他電極材料具有更強的優越性。比較鎢鋯電極(WZ8)和鑭鎢電極(WL10)的性能比較發現,WZ8和WL10用於交流焊接時,其電性能與WL10相當,但燒損量小於WL10。

製備方法
1.  將氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O)溶于去離子水中,一邊攪拌一邊加入WO3
2.  將混合好的溶液脫水、烘乾,經過2次還原得到WZ8粉末,其中Fsss粒度為2.5~3.5um。
3.  用500T的油壓機將WZ8粉末壓制成規格為13mmx13mmx520mm的方條,單重為940g。
4.  再經預燒結、垂熔制得密度為17.0~18.0g/cm3的鎢鋯合金坯條。
5.  經過旋鍛、拉伸等後續加工制得直徑1.0mm的鎢鋯電極。

在製備的過程中ZrO2的相變會導致體積縮小、膨脹,因此在ZrO2質點的周圍容易形成空隙或者裂紋,影響了電極的加工性能。另外,由於鎢鋯合金方條坯上密度較低,如果在加工時開坯溫度低,則會在旋鍛棒上產生互為90°的橫裂紋,造成後續加工困難。

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鎢加熱子的國家標準——V型,D1型,D2型

鎢加熱子,也叫鎢蒸發線圈,是一種由不同規格的單股或多股摻雜鎢絲組成各種形狀的金屬製品。通過特殊的熱處理工藝,具有很強的抗腐蝕性和高溫性能,穩定性好,使用壽命長,廣泛應用於薄膜技術的真空塗鍍、金屬蒸發、制鏡行業、顯像管行業等領域。

根據鎢加熱子的國家標準,該鎢製品的類型除了A,B,C三種類型,還有V型,D1型和D2型。

V型,D1型和D2型,這三種類型的鎢絞絲加熱子的形狀是相似的,旋轉的方向都是朝右,主要的區別是兩腳之間的寬度。他們的外形形似英文小寫字母“n”。從以下3張圖可以看出清楚3者的區別。

鎢加熱子

鎢加熱子

鎢加熱子

鎢加熱子

鎢加熱子

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硬質合金粉末特殊製備技術

硬質合金粉末特殊製備技術包括超細及納米WC粉、Co粉、WC-Co複合粉以及添加劑粉等等。超細及納米WC粉製備技術還可細分為WO3直接碳化法、快速碳熱還原法、紫鎢前驅體製備法、等離子體化學合成法等。WO3直接碳化法製備超細WC粉的基本工藝是:將WO3粉與炭黑均勻混合,製成球粒後在兩台回轉爐中連續進行還原-碳化,從而得到超細晶粒WC粉;快速碳熱還原法所具備的優勢是快速加熱、快速冷卻、可規模化、高效率、低成本;紫鎢前驅體製備法以WO2.72為主要成分的鎢氧化物具有細針狀結構,氫還原速度加快有利於制取均勻顆粒的超細鎢粉和碳化鎢粉;等離子體化學合成法則採用高溫等離子體進行粉末製備,所制取的WC粉末粒度在10-50nm之間,游離碳含量可控制在0.1%範圍內,氧含量可控制在0.3%-0.5%之間。

新結構及超細Co粉是針對Co這種良好的粘結相金屬進行的改進。Co是一種同素異構體,低溫下呈六方結構,脆性較大,球磨過程中容易破碎,高溫下則呈面心立方結構,具有較好的韌性。將六方結構經破碎過篩得到新結構的Co粉。為了防止Co粉出爐後的氧化,可採用石蠟蒸汽在Co粉顆粒表面包覆有機薄膜。另外,為了強化粘結相,以防止不均勻溶解析出使WC晶粒異常長大,改善硬質合金性能,人們研究了具有不同成分和結構的新粘結相,如共晶鈷合金、超合金粘結相粉末製備。這兩種合金的優點在於可使WC晶粒保持最初狀態直至燒結完成,還可通過調整粘結相的組分來改善硬質合金的紅硬性以及抗蠕變能力。這樣所制得的粘結相強化硬質合金刀具具有更高的切削壽命。

硬質合金旋轉銼

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硬質合金球齒發展三大趨勢

因其具有較高的硬度、強度以及優良的耐磨耐蝕性,硬質合金球齒在目前鑿岩、油田採掘以及隧道掘進中有著廣泛的運用。而隨著目前工況的日益複雜,硬質合金球齒自身的性能已經逐漸無法滿足現有的性能要求,因而相關研究人員進行了深入的研究,其中主要包括梯度結構、非均勻結構以及添加微量元素。

1.梯度結構:梯度結構合金又被稱作多相或多結構合金,它所具有的特點就是極高的韌性和高耐磨性。其原理是採用低碳合金,通過真空燒結獲得含η相合金,在滲碳氣氛中進行處理從而改變粘結相分佈,使合金不同部位分佈不同的粘結相含量提升。有實驗表明,具有梯度結構的硬質合金球齒鑽頭的使用壽命相比于普通結構的硬質合金鑽頭長40%-60%,耐磨性也提高了40%-90%。
2.非均勻結構:非均勻結構合金主要可分為兩種,一種是WC顆粒粗細搭配,另一種則是高鈷和低鈷兩種合金進行分別制粒,再相互混合得到的非均勻結構合金。這種非均勻結構的硬質合金球齒具有極高的韌性和耐磨性,但是現在仍處於研發和推廣階段,尚未投入到實際生產中。
3.添加微量元素:根據不同的工況需要,如對硬度、耐磨耐蝕性等性能有特殊要求的,可採用添加相應的微量元素。添加的方式也有兩種方式:其一是直接以固體的形式加入,以TaC和TiC為例,將Ta、Ti、W、C直接加入;而另一種則是以TaC或TiC的單質形式加入。添加微量的TiC和TaC有利於改善粘結相成分以及晶界微觀結構,從而有效提高合金的耐磨性、抗衝擊韌性以及抗熱塑變能力。兩種添加方式所達到的效果也基本等同。

硬質合金球齒

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WO3基半導體NO2氣體感測器研究進展

WO3納米球、納米棒和納米片二氧化氮(NO2)主要源於汽車尾氣、工業廢氣,高濃度的NO2會引起多種環境問題,如光學煙霧、酸雨等,它是影響空氣品質的重要污染物之一。同時,較高濃度的NO2也對人體產生危害,研究表明,當濃度超過200ug/m3時,二氧化氮會嚴重危害人體呼吸系統。三氧化鎢作為近年來發展起來的半導體功能材料,它對NO2氣體展現出良好的氣敏性能。
 
最早發現並報導三氧化鎢對二氧化氮的氣敏性質是在1991年,Aliyama等發現了三氧化鎢在300°C時是檢測二氧化氮的良好敏感材料。二氧化氮在三氧化鎢表面的反應機理為:當二氧化氮到達三氧化鎢表面時,由於NO2親電子能力比吸附氧強,NO2就會從吸附氧離子中或從三氧化鎢導帶中奪得電子,從而使得WO3表面耗盡層寬度及勢壘高度提高,WO3導電率下降,電阻升高。
 
傳統的製備三氧化鎢基半導體NO2氣體感測器的方法是溶膠-凝膠法,這種方法製備的感測器對二氧化氮的靈敏度較高,但是其回應恢復慢,並且難以控制加入的濃鹽酸的量。另外,有研究提出氣相反應法和改進的溶膠-凝膠法,得到對低濃度二氧化氮有非常高的靈敏度、回應恢復速度快的納米三氧化鎢NO2氣體感測器。此外,也有利用熱噴塗法製備三氧化鎢氣敏層的報導,其對低濃度的二氧化氮氣體展現出良好的回應性。
 
近年來,物理氣相沉積法也被廣泛應用於三氧化鎢基氣敏層的製備,李偉等利用磁控濺射製備了平均粒徑小、比表面積大的三氧化鎢薄膜,顯著提高了三氧化鎢對二氧化氮氣體的靈敏程度,具有良好的選擇性;趙岩等採用脈衝鐳射濺射技術沉積三氧化鎢薄膜,經熱處理,得到具有三斜晶系的三氧化鎢薄膜,其靈敏度隨著工作溫度的降低不斷提高,但是回應和恢復時間延長了。
 
另外,低維納米材料,如納米片、納米線、納米管等三氧化鎢氣敏感測器,不僅增加氣敏元件的比表面積,還可以控制材料的暴露面,使得WO3基NO2氣體傳感器具有良好的回應,改善靈敏度。
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