鎢鑭電極研究

鎢鑭電極

鎢鑭電極主要是通過粉末冶金法制備的。它是在鎢粉中添加1%、1.5%或2%的的氧化鑭,經過摻雜、還原、垂熔、旋鍛和拉伸制得鎢鑭電極。鎢鑭電極具有良好的焊接性能,使用壽命長,且無放射性污染,被認為是釷鎢電極的最佳替代品,廣泛應用於鎢極惰性氣體保護焊(TIG焊)和等離子體焊接和切割領域。通過電性能比較發現,鑭鎢電極的電性能優於鈰鎢電極和釷鎢電極,且鑭鎢電極中的氧化鑭的遷移率、蒸發率低,能形成較好的燕尾搭接組織,具有較好的高溫蠕變性能。

經過旋鍛加工後,La2O3質點均勻分佈在鎢晶粒、晶界上。坯條在加工中如果控制不當,很容易出現分層或脫皮。另外旋鍛過程中送料速度過快也會導致分層或脫皮。

對鎢鑭電極和鈰鎢電極進行電性能實驗瞭解La和Ce的分佈情況。在直流200A,20min,電極端部處於高溫2600~3000℃下,La2O3和CeO3由中心向表面遷移,向尖端遷移。它們的平均含量由邊緣逐漸減少,到中心部分已經幾乎沒有La2O3和Ce2O3。其中CeO3的遷移和蒸發較快。

在觀察電性能實驗後的電極顯微組織發現,電極的晶粒都是沿軸向長大,其中晶粒鈰鎢電極和鎢鑭電極的長寬比分別為(3:1~15:1)、(3:1~7:1)。鎢鑭電極內分佈著大量的氣泡和少量的La2O3質點,且晶界是燕尾搭接組織,可以組織晶界橫向滑移,所以它的耐熱震、蠕變性能較好。由此可知鎢鑭電極的電性能較好。

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三氧化鎢脫硝催化劑——超低排放“實力戰將”

SCR三氧化鎢脫硝催化劑超低排放,是指火電廠燃煤鍋爐在發電運行、末端治理等過程中,採用多種污染物高效協同脫除集成系統技術,使其大氣污染物排放濃度基本符合燃氣機組排放限值,即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度(基準含氧量6%)分別不超過5 mg/m³、35 mg/m³、50 mg/m³,是燃煤發電機組清潔生產水準的新標杆。
 
近日,山西省太原市呈現蔚藍天空,悠悠白雲的“高顏值”大氣環境,令人難以想像這裡是“煤都”。據悉,這裡已經開始享受超低排放改造電價支持政策。2015年12月9日,國家發改委、環保部、國家能源局三部門便聯合下發了《關於實行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關問題的通知》,指明自2016年1月1日起對完成超低排放改造的燃煤發電企業給予上網電價補貼。這一政策極大地支持了火電廠的超低排放改造。
 
三氧化鎢是一種非常重要的功能材料,在顯示器件、建築調光、有機反應的催化劑以及電池陰極材料等領域均得到廣泛應用,常被用於催化劑的製備。它通常可以使用鎢酸銨法、強熱分解鎢酸銨、在鎢酸銨溶液中加入硝酸得到沉澱後乾燥制得。從外形上看,三氧化鎢SCR脫硝催化劑一般分為蜂窩式、板式和波紋板式三種形式,由於其脫硝率高、選擇性好、成熟可靠等優點,作為一種最好的脫硝技術被廣泛應用於燃煤電廠,是實現超低排放的“實力戰將”。
 
隨著國家政策的支持,超低排放的不斷深入開展,三氧化鎢脫硝催化劑的不斷改進和應用,我們的生活環境將變得越來越美好。
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三氧化鎢光觸媒提取貴金屬

三氧化鎢和黃金貴金屬主要指金、銀和鉑族金屬(釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑)等8種金屬元素。這些金屬大多數擁有美麗的色澤,對化學藥品的抵抗力相當大,在一般條件下不易引起化學反應。當今,貴金屬已經不限制於製造裝飾品和在經濟金融上發揮作用,而是廣泛應用於微電子、航空、導彈、火箭、輕工、石油、環保、軍工及醫藥等多方面,多種貴金屬及其合金、化合物已經在催化、電子、致癌、精細化工等高新技術領域顯示出重要的技術功能。因而,貴金屬又被譽為現代工業的維他命。
 
目前工業上貴金屬提煉方法主要有火法冶金、濕法冶金、生物技術冶金三種。其中,從廢舊家電中火法提取貴金屬工藝技術是一項重要的貴金屬回收技術,是利用冶金爐高溫加熱剝離非金屬物質,貴金屬熔融于其他金屬熔煉物料或熔鹽中,再加以分離。濕法冶金工藝是利用貴金屬能溶解在硝酸、王水或其它苛性酸中的特點,將其從廢舊家電中脫除並從液相中予以回收。
 
工業上可以利用光催化使金屬離子沉積以實現貴金屬的提取。在三氧化鎢和二氧化鈦光觸媒的光催化還原Hg2+的實驗研究表明,Hg2+在三氧化鎢上吸附極強,且其吸附量隨著pH的增大而增大。再者,光照強度增大後,單位時間內光觸媒吸收的光子數會增加,能夠明顯加快貴金屬的析出速度;此外,光觸媒提起單質銀的實驗表明,回收銀的量和催化劑的用量之比高達3:1。
 
光催化反應(三氧化鎢光觸媒等)提取貴金屬的突出優點在於,它適用常規方法所不適用的極稀溶液,能夠以較為簡便的方法使得貴金屬富集在催化劑表面,而後通過其它方法收集起來加工回收。更重要的是,光觸媒甚至可以用於混合離子的分離,由於各種金屬的氧化還原電位不同,當條件控制得當,它們將選擇性地順序析出。
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影響鎢銅觸頭材料裂紋的主要因素

鎢銅合金材料因其具有鎢高硬度、高密度、高強度、低熱膨脹係數以及優良的耐磨耐蝕性,還具有銅優良的可塑性以及導電導熱性,在高壓開關、斷路器以及儀器儀錶中擔負著負載電流以及電路的連通與斷開的重要角色。由於原材料以及生產工藝中存在著一定的缺陷,使得材料的機械性能和物理性能受到一定的影響,從而在電弧侵蝕過程中發生熔化和飛濺並在熱力作用下產生裂紋或擴展,最終整個電觸頭髮生工作失效,電氣設備發生故障。因此,分析鎢銅觸頭材料裂紋產生的主要因素,在實際生產中有著十分重要的意義。

通常來說,鎢銅觸頭的主要生產工藝包括固相燒結-複壓-複燒、液相燒結-複壓-複燒、熔滲-機加工以及預燒W骨架-熔融浸漬-機加工等。這幾種工藝在電弧作用以前也會存在一定的顯微缺陷, 如閉孔、W顆粒內部裂紋、W/Cu介面等。而通過實驗發現,預燒W骨架的工藝對材料的機械和力學性能最為有利。因為此時的W顆粒不再是單獨分散的粒子,而是經過高溫燒結作用形成的骨架,這樣的結構對於抵抗機械衝擊以及抵抗裂紋擴展都是十分有效的。在電弧燃燒的過程中鎢銅觸頭內部因存在一定的孔隙缺陷而形成裂紋的起源以及裂紋的擴展。常溫下,孔隙中的氣體相對穩定,但是在電弧高溫作用下,氣體壓力大幅增加,對已存在的微裂紋產生撕裂力,促使其發生擴展。另外,W粉的在燒結作用也不能忽視。當鎢和銅所形成的毛細管中的Cu在電弧作用下飛濺或蒸發,表面的某些W粒子會裸露與介質中並發生在燒結的現象。表面效應使得W粒子球化或表面轉移,不可避免地會產生W骨架之間的裂紋,並逐漸深入至觸頭內部。

鎢銅觸頭

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鋅修飾氧化鎢薄膜電極

為了提高氧化鎢的光電化學性能,通常從以下幾個方面出發:
(1)在WO3上負載貴金屬單質,如Pt,Ag,Au等。把WO3塗在嵌有Ag網格的FTO上,測得的光電流密度是沒有嵌Ag網格時的2倍;
(2)在WO3體內摻雜適量的金屬離子或非金屬離子,用Ta5+離子摻雜WO3光電極,實驗表明Ta5+摻雜後的WO3比純的WO3的光電轉換效率更高;
(3)將WO3與其他無機半導體材料複合,採用浸漬法製備得到CuO/WO3複合材料,光催化實驗表明,可見光下CuO/WO3比TiO2表現出更高的光催化降解乙醛活性。
(4)將WO3與有機材料進行複合。可通過電化學方法分別合成製備出PBrT/WO3和PMOT/WO3複合材料,通過電化學測試表明這兩種複合材料與單純的WO3、PBrT以及PMOT相比,電化學活性均得到顯著提高。

鋅修飾氧化鎢薄膜電極工作原理

本文主要研究Zn離子對電沉積納米WO3薄膜光電極的光電化學性能影響。採用簡單的陰極電沉積-浸漬法,在空氣中經450℃熱處理3h後製備得到鋅修飾氧化鎢(記作Zn-WO3)薄膜光電極。經過光電化學和光電催化活性測試,發現適量的Zn修飾WO3光電極,其光電流和光電催化活性與純的WO3相比,均有顯著提高。

製備方法:
(1)Pt電極為對電極,飽和的甘汞電極(SEC)為參比電極,清洗乾淨的氧化銦錫導電玻璃為工作電極。電沉積在室溫條件下進行,所加電壓為-0.6V,沉積時間為1h,得到藍色無定形的WO3-x·nH2O薄膜。
(2)在空氣中晾乾後,將無定形的WO3-x·nH2O薄膜置於馬弗爐中,在450℃下退火3h,升溫速率約為2℃·min-1,最後得到WO3薄膜光電極。
(3)Zn修飾WO3電極(記作Zn-WO3)製備採用電沉積-浸漬法,即將上述電沉積得到的無定形WO3-x·nH2O薄膜置於5mM的Zn(NO3)2溶液中浸漬。在空氣中晾乾後,將含有Zn的WO3薄膜置於馬弗爐中在上述相同條件下退火,最後得到鋅修飾氧化鎢薄膜電極。

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三氧化鎢空心球光觸媒

三氧化鎢三氧化鎢因具有獨特的物理化學性質,如電致變色、氣敏性、光致發光等,而被大量研究。此外,氧化鎢具有無毒、禁帶寬度窄(2.4eV~2.8eV),作為半導體光觸媒材料應用於可見光催化反應中對污水中的有機物進行催化降解。空心結構材料具有兩個內外表面,能多次反射並利用進入內部的光,因而具有獨特的應用。
 
研究表明,在較低溫度下製備出的三氧化鎢空心球一方面可以提高催化劑對光源的利用率,另一方面能夠降低催化劑成本。氧化鎢空心球的製備方法如下:
1. 稱取適量硫化聚苯乙烯微球,將其超聲分散于無水乙醇中,形成膠體溶液;
2. 稱取適量的六氯化鎢(WCl6),加入到步驟1所得的膠體溶液中,溶液由白色轉為黃色;
3. 待WCl6完全溶解後,緩慢加入適量的去離子水,此時溶液變為深藍色;
4. 將體系置於70°C水浴中機械攪拌反應24小時,冷卻至室溫;
5. 離心並用去離子水多次洗滌,再置於60°C環境下烘乾,而後,置於馬弗爐中進行熱處理,其中熱處理過程為:先在200°C下煆燒1小時,使得硫磺聚苯乙烯微球完全分解,再在300°C煆燒3小時,最終得到三氧化鎢空心球光觸媒(顯微觀測到微球表面粗糙,含有部分氧化鎢水合物)。
備註:其中,硫化聚苯乙烯微球與WCl6的品質比為1:2,無水乙醇與加入的去離子水體積比為4:1,且WCl6品質(g)與無水乙醇體積(mL)比為1:100。
 
測試表明,制得的三氧化鎢空心球作為光觸媒對羅丹明B(RhB)的光催化降解率達到86.61%(光照60分鐘後)。
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超細鎢粉製備工藝——高能球磨和熔鹽電解法

這裏介紹兩種製備超細鎢粉的生產工藝。
 
用機械法制取超細粉具有成本低、工藝簡單等優點,使它在粉末生產中有重要地位。Wagner的實驗結果表明,用高能球磨方法可製備出平均晶粒尺寸為5nm的鎢粉。張彩霞通過實驗在球磨時間70h、球料比30:1、球磨轉速750r/min的條件下,制得的平均粒度為0.807μm的細鎢粉。劉維平等還通過正交試驗方差分析確定了製備金屬納米鎢粉的最佳球磨時間、球磨介質和球料比,並確定了各因素對球磨過程的影響程度。
 
但是利用機械球磨工藝來將粉末磨至亞微米級甚至納米級超細粉體,球磨時間往往需要數十小時或更長。隨著球磨時間的延長,球耗、能耗等成本相應增加,磨機生產能力下降。在球磨過程中容易導致雜質夾帶摻入,影響粉末的純度,而且所得到的粉末易於團聚且不易分散。用於工業上生產微粉或超細粉的機械粉碎設備有四類:高速回轉式粉碎機、球磨機、攪拌式球磨機、氣流噴射磨機。
 
熔鹽電解法是利用電解原理將氧化鎢在電解槽中先以離子形式電解,再利用陰極沉積的方法來製備鎢粉。在NaCl-KCl-Na2WO4-WO3熔體中,用熔鹽電解法在電解溫度為720℃,陰極電流密度為250mA/cm2的條件下,得到平均粒度為1.2μm的細鎢粉,這種鎢粉的形狀為非球形,其長徑比為1.6.由於採用熔鹽電解法所製備的粉末團聚嚴重,且生產成本較高,該製備工藝在工業生產中很少應用。

鎢粉
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超細鎢粉介紹

鎢粉不僅是硬質合金的主要原料,而且也是鎢基合金的主要原料,其應用涉及機械加工、礦山開採、地質鑽探、建築工具、燈泡照明、軍事工程等領域。鎢粉以氧化鎢為原料,在四管馬弗爐或多管爐內用氫氣還原,粒度從0.6-30微米。主要分粗、中、細幾個粒度,銀灰色粉末,雜質含量以國家標準為依據。
 
為了不斷地提高材料的性能,將粉末細化是一種趨勢,以製備性能更加優異的產品。當碳化鎢硬質合金的晶粒小於0.1μm時,它既具有高的硬度和耐磨性,又具有高的強度和韌性。有學者通過研究認為用超細粉末製備的超細硬質合金,其硬度比同成分的普通硬質合金高1.5-2.0HRA,抗彎強度高580-780N/mm2,耐磨性能優越;超細晶粒硬質合金在加工高強度鋼、耐熱合金、不銹鋼等難加工材料時,其使用壽命延長,如Rametl合金的壽命比普通硬質合金的壽命高10倍以上,Carment300系列合金壽命為某些工具鋼的150倍。
 
由於採用超細鎢粉,經壓制燒結後提高了材料的強度、韌性,降低了金屬塑性-脆性轉變溫度,大大改善了金屬及合金的性能。而且,如果超細粉末的粒度分佈很窄,燒結後的材料仍會保持細的晶粒度,這對於材料的機械性能有著重大的影響。超細鎢粉具有廣闊的市場前景,已成為許多高科技領域不可缺少的材料,如微電子工業、精細化工、表明技術、航空航太工業等,對納米鎢粉有著很大的需求。
 
超細鎢粉
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用於木材加工的硬質合金圓鋸片

硬質合金材料具有高硬度、高強度以及優良的耐磨耐蝕性,因此在切割刀具領域具有廣泛的運用。尤其是在木材加工行業中所使用的傳統的鋼制圓鋸片已經逐漸被具有更高切割精度以及較長使用壽命的硬質合金圓鋸片所取代。而現如今硬質合金圓鋸片已經逐漸向超薄型發展,超薄硬質合金圓鋸片的鋸路寬度通常為1.0mm - 2.0mm,外徑範圍通常為125mm – 305mm。另外,在家居建材以及各種裝飾材料加工的過程中也經常使用硬質合金圓鋸片,其可以有效提高木材的利用率,提升產品品質,降低能源消耗,有著廣闊的應用前景。

硬質合金超薄圓鋸片的加工製造工藝包括了鋸板和鋸齒材料的製造及熱處理、鋸片幾何參數設計、鋸板的整平、鋸板的機械加工、鋸齒的焊接、鋸齒的塗層以及鋸板表面處理技術。它具有以下幾個特點:
1.鋸路寬度小、切割損失小、出材率較高。比常規鋸片的鋸路窄18%-30%,最小的超薄鋸片齒寬可達1.0mm,可以滿足一些對特窄鋸路加工有特殊需求的產品,如鋼琴鍵盤、音響等。通過降低切割損失,可以大幅提高薄板加工和貴重材料加工的木材利用率,節約資源,提高加工效率;
2.切割中產生的鋸屑量少,不會造成污染且功耗較低。

目前,硬質合金圓鋸片在木材加工中的主要運用領域,有以下幾個方面:
1.多層複合實木地板的表板剖分:使用硬質合金圓鋸片進行鋸切不會破壞表板的木材纖維,使得木材紋理自然,在塗漆後不會出現表面裂紋。這樣一來,對於消費者來說,無論從外觀上還是使用情況上都有著較好的評價;
2.鉛筆基板:早在20世紀70年代,美國的企業就已經採用了鋸路寬度為1.3mm的超薄圓鋸片鋸切5mm厚的鉛筆基板,並將電腦引入超薄鋸片的維護之中;
3.此外,硬質合金圓鋸片還在木質百葉窗、鋼琴琴鍵、滑雪板、音響、乒乓球拍板以及紅木等一些貴重木材的傢俱製造中有著廣泛運用。

硬質合金圓鋸片

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鎢加熱子真空鍍膜在MOSIC中的應用

鎢加熱子 MOSIC是金屬—氧化物半導體積體電路的英文簡寫。是以金屬—氧化物—半導體場效應電晶體為主要元件構成的積體電路。該電路的製造結構簡單,隔離方便。電路尺寸較小且功耗低。MOS(金屬—氧化物—半導體)管是一種雙向器件,設計靈活性很高。一般來說MOS積體電路功耗低,集成度很高,可以用作數位積體電路。但是這種積體電路的缺點是速度較低,驅動能力比較弱。

按電晶體的溝道導電類型,可分為P溝MOSIC、N溝MOSIC以及將P溝和N溝MOS電晶體結合成一個電路單元的互補MOSIC,分別稱為PMOS 、NMOS和CMOS積體電路。隨著工藝技術的發展,CMOS積體電路已成為積體電路的主流,工藝也日趨完善和複雜 ,由P阱或N阱CMOS發展到雙阱CMOS工藝。按柵極材料可分為鉛柵、矽柵、矽化物柵和難熔金屬(如鉬、鎢)柵等MOSIC,柵極尺寸已由微米進入亞微米(0.5~1微米)和強亞微米(0.5微米以下)量級 。

鎢加熱子在高溫下和鍍膜裝置裡的殘餘氣體會發生反應,作為氧化物會被蒸發掉。並且加熱子會和被蒸發物質鋁發生反應形成Na+,這樣以來加熱子應用在MOSIC上的問題就比較嚴重了。因此,為了減少Na+的污染,執法之前要加長脫氣的時間並且升高溫度,加熱到鎢絲發紅而又不會導致鋁發生熔化現象。脫氣時蒸發電壓為4~6V,電流50~55A,時間為1分鐘最好。在此條件下進行蒸發鍍膜可以一定程度上克服因蒸發沾汙而造成漏電使結特性變壞。

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