銫鎢青銅粉體的製備方法和功能膜(1/2)

紅外光又叫紅外線,是波長介乎微波與可見光之間的電磁波,波長在760納米(nm)至1毫米(mm)之間,比紅光長的非可見光,根據波長,可分為近紅外、中紅外和遠紅外。紅外光特別是近紅外具有明顯的熱效應,易導致溫度升溫,從而造成如室內或車內的溫度升高。因此,為了紅外的不利相應,在建築特別是建築玻璃和汽車進行貼膜。而且隨著汽車美容的流行,貼膜是必不可少的一環。膜的使用不僅可以隔熱保溫,還可以防止太陽光輻射,防止皮膚病,大大延長車內裝飾物使用時間,同時使得室內溫度相對恒定。
 
本文介紹一種銫鎢青銅粉體的製備方法和一種功能膜。銫鎢青銅粉體的製備方法包括如下步驟:將鎢酸鹽溶液與陽離子樹脂進行交換處理,得到鎢酸溶膠;向所述鎢酸溶膠加入檸檬酸溶液、碳酸銫溶液後進行混料處理,得到水熱反應前驅液;將所述水熱反應前驅液進行水熱反應,待反應完畢後,洗滌處理和乾燥處理,得到銫鎢青銅粉體。功能膜含有本文提到的銫鎢青銅粉體的製備方法製備的銫鎢青銅粉體。此銫鎢青銅粉體的製備方法通過對反應物的控制,並結合水熱法進行製備,有效簡化了其製備工藝,降低了銫鎢青銅粉體生產成本。而且在該特定的水熱反應條件下生產的銫鎢青銅對紅外,特別是近紅外遮蔽性能優異。

銫鎢青銅粉
 
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硬質合金截齒失效分析

硬質合金截齒是由硬質合金球齒釺焊與合金結構鋼上構成的,一般用於採煤機直接切割、採掘煤炭,因此也被稱為硬質合金煤截齒。截齒以衝擊回轉的方式在煤層中推進切割,需要同時承受高壓應力和剪切彎曲應力。而這是週期性與交變性的衝擊載荷,在挖掘過程中截齒與煤層還會發生劇烈的摩擦而產生摩擦熱,在整個磨損過程中還有可能伴隨著局部屈服、接觸疲勞、腐蝕以及斷裂等多種力學行為。

以YG11C礦用硬質合金球齒為例,從其失效後的齒頭斷口形貌上看,在煤層掘進的過程中,由於衝擊載荷的作用表面處於高壓應力狀態,硬質合金截齒發生崩塊。因為煤層地質的不確定性,齒頭在掘進時不能夠與煤層保持完全良好的接觸狀態,且煤層中夾雜著一定的矸石,這也會使得接觸不良甚至是不發生接觸的區域不可避免地增多。這樣的應力狀態在交變載荷的作用下容易產生衝擊疲勞和熱疲勞裂紋。此外,齒頭表面或內部的微管缺陷也會造成應力集中而使硬質合金截齒發生損壞。

針對硬質合金截齒的失效形式與其所產生的原因,可以通過調整合金的粒徑、成分以及配比來提高其使用性能。首先,Co的含量不能太低,因為其能有效提高抗熱疲勞能力、增強合金的可塑性、鬆弛應力等。但是Co含量的增加在一定程度上會影響耐磨性,根據煤層的硬度,一般控制在8%-13%之間,質地硬時Co含量適當增加。其次是WC粒徑的選擇以及配比,細晶WC顆粒總表面積減小,比表面積增大,其Co的平均自由程得到提高,相當於簡介提高了Co含量,著有利於合金斷裂韌性的改善。為了強化Co相,採用適當的熱處理工藝也是一種相對有效的方法,利用Co所存在的多型性轉變產生其他物相來增強面心立方鈷,從而達到強韌化硬質合金截齒的目的。

硬質合金截齒

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一種具有高紅外遮罩性能的摻雜鎢青銅粉體合成(2/2)

一種具有高紅外遮罩性能的摻雜鎢青銅粉體,其特徵在於:所述摻雜鎢青銅粉體為鈉鎢青銅粉體或者鉀鎢青銅粉體。
 
一種具有高紅外遮罩性能的摻雜鎢青銅粉體的合成方法,包括有水熱反應和氫還原反應兩步;其特徵在於: 第一步,水熱反應。製備混合溶液; 稱取一定量鎢酸鹽、硫酸鹽和鉬酸鹽,溶于去離子水中,得到混合溶液;用量:混合溶液中鎢酸鹽濃度為0.05mol/L〜0.2mol/L,硫酸鹽濃度為0.05mol/L〜0.5mol/L。按0.005〜0.05的鉬/鎢摩爾比加入鉬酸鹽;製備含鉬的鎢酸鹽化合物; 先用1vol.%的稀硫酸調節混合溶液的pH值至1.4〜1.7後,倒入擁有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應器中;然後,將反應釜放入電熱乾燥箱中,以2〜5°C /min的速率加熱至反應溫度200°C〜240°C,反應釜釜內溫度為200°C〜240°C、壓力為1〜5MPa條件下,反應20h〜40h後,待反應釜冷卻後,取出沉澱物; 然後用去離子水和乙醇依次清洗沉澱物,並在50°C〜80°C下乾燥1h〜24h,得到含鉬的鎢酸鹽化合物。 第二步,氫氣還原反應制鉬摻雜的鎢青銅粉體。將含鉬的化合物放入管式爐中,以2〜5°C /min的升溫速率加熱至反應溫度450°C〜550°C;加熱過程中需持續通入氮氣; 當達到反應溫度450°C〜550°C時,持續通入氫氣,在H2/N2的氣氛條件下進行充分還原0.5h〜2h,反應結束,此時仍需通入氮氣,防止產物氧化;待爐內溫度冷卻至室溫後,取出產物,得到鉬摻雜的鎢青銅粉體。
 
在此方法的氫還原過程中,為了使還原反應充分,鎢的化合價與反應溫度密切相關,須嚴格控制反應溫度,以確保產物為混合價態的鎢青銅,結構符合其分子式MxWO3, 0<x<1。此方法製備得到的棒狀摻雜鎢青銅粉體,製備工藝簡單,產品形狀規則、尺寸均一,具有良好的紅外遮罩性能。摻雜前後,紅外遮罩性能提升較為明顯。

具有高紅外遮罩性能的材料
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鎢加熱子材料

鎢加熱子自然形態下的鎢一般是來以絡陰離子形式[WO4]2-,與溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等陽離子結合形成黑鎢礦或白鎢礦沉澱而成的。由於原本百分之七十的鎢原料已經被消耗的差不多了,現研製出一種淨化比較差的礦石的方法。鎢加熱子中的鎢絲的品質會受很多因素的影響,因此,在選擇材料和製作的過程中要進行嚴格的控制和把關。用來生產具備較好韌性的金屬的粉末就需要有很高純度的鎢。為了不讓晶粒進一步增長,部分具有揮發性的堿矽酸鹽等,比如氧化釷,氧化鋁,鈣質非揮發性氧化物會被極少量添加到鎢粉中。在經過一定的混合後,鎢粉被壓制成杆的形狀,接下來要對其進行高溫燒結,溫度要在3000攝氏度左右。在這個步驟中,要對燒結的時間和溫度進行嚴格的控制,並且要在密閉的環境下操作,這樣才能確保成品加熱子的性能能得到較好的控制。在1300℃的條件下對燒結棒進行捶打或者鍛打,這樣一來,燒結棒每次通過更小的晶片後,橫截面積就會減少百分之十五。之後,鎢棒通過硬質合金拉絲模加熱控制,再進行高度拋光拉直,從而獲得更細的加熱絲。最後,通過拉制並減少表面積,以此來進一步增強加熱絲的強度。

雖然鎢的電阻率並沒有其他材料那麼好,但是在3400℃的情況下,鎢的高金屬熔點會使其成為最理想的加熱材料。在常溫下,鎢絲的電阻率變化是很小的,這取決於其先前的待遇。儘管這些變化很小,但鎢絲在高溫下也顯示出相似的電阻率,這一特性非常的重要。因此特性,可以根據統一的電壓和電流等級進行加熱器的批量生產。

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一種具有高紅外遮罩性能的摻雜鎢青銅粉體合成(1/2)

鎢青銅是一類典型的非化學計量化合物,其化學式可以寫為MxWO3, M通常是鹼金屬,X值介於0至1之間。鎢青銅一般具有金屬光澤和特殊的顏色。M的品種和X數值的變化,可使它具有導體或半導體性質。近年來,這種具有混合價態鎢離子的化合物,作為一種新的紅外遮罩材料,引起了一些研宄者的關注。
 
針對鎢青銅的紅外遮罩性能,現階段大部分研宄的對象主要是分子式為凡胃03的單一體系的鎢青銅。隨著研宄的深入,各種複雜體系的鎢青銅可能將逐漸成為重點。複雜的體系可以通過摻雜的方法,或者製備孔道中含有多種M陽離子的複合鎢青銅來構建。相比單一體系的鎢青銅,複雜的體系會帶來晶體結構的變化,有可能產生更多的晶體缺陷。缺陷一方面會破壞顆粒表面的連續性,使表面等離子體的局域化增強,而表面等離子體共振是鎢青銅產生紅外吸收的原因之一。另一方面,還可能從內部改變鎢青銅孔道的尺寸和結構,引起諸如切變一類的晶格畸變現象。孔道結構的變化則可能引入更多的M陽離子,進而提高自由載流子濃度,而自由載流子濃度會影響鎢青銅的紅外遮罩性能。
 
水熱反應過程是指在一定的溫度和壓力下,在水、水溶液或蒸汽等流體中所進行有關化學反應的總稱。水熱反應依據反應類型的不同可分為水熱氧化、水熱還原、水熱沉澱、水熱合成、水熱水解、水熱結晶等。氫還原法,在高溫下用氫將金屬氧化物還原以制取金屬的方法。與其他方法(如碳還原法、鋅還原法等)相比,產品性質較易控制,純度也較高。
 
採用水熱-熱還原法製備具有高紅外遮罩性能的摻雜鎢青銅粉體的合成方法,所要解決的是如何提高分子式為MxWO3單相鎢青銅的紅外遮罩性能的技術問題,該方法先通過水熱法合成含鉬的鎢酸鹽化合物,然後通過氫還原法得到直徑為10nm~200nm的鉬摻雜的鎢青銅粉體。原料為鎢酸鹽、硫酸鹽和鉬酸鹽,所用摻雜元素為鉬,鉬/鎢摩爾比為0.005~0.05。

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