鎢銅觸頭常見缺陷及消除方法

熔滲銅是粉末冶金工業領域中最常見的一種固結成型工藝,它是製備鎢銅合金低熔點和高熔點金屬兩相假合金複合材料最為理想的成型工藝。與傳統的混料燒結法相比,它能夠有效消除所存在的孔隙缺陷,且無需後續加工(鍛軋、複燒等)就能獲得較高的緻密度。因此在電觸頭製造領域有著較為廣泛的運用。鎢銅觸頭多用於一些高壓或超高壓電器、斷路器、開關等領域。其製造工藝主要包括混粉、壓制成型、燒結熔滲以及凝固等。每道工序所產生的缺陷都會直接影響到鎢銅觸頭的最終性能。

其中最為常見的是銅的富集,即出現銅窪或銅池現象。產生這種現象的原因是由於在混粉時 加入了顆粒較大的誘導銅粉。該銅粉在壓制時受力被壓為帶狀,溶化後留下了帶狀孔隙,被銅液熔滲填充;另一個原因是由於混粉時加入了大磨球,或磨球加入過多的誘導銅粉在混合均勻前被壓成薄片,而壓制時又平行於壓制方向造成的。

與之相對的鎢的富集現象也是存在的。鎢銅觸頭在熔滲過程中的鎢骨架是具有一定強度的,由固體顆粒或晶粒的網路組成連通孔隙或孔道系統。若燒結溫度過高或燒結時間過長,W顆粒燒結頸不斷增大,其顆粒間的接觸面積也不斷增大,形成了孤立的孔隙,使得後期熔滲過程中銅液不能有效滲入,形成閉孔。這樣觸頭在引弧過程中容易出現掉渣的現象,影響觸頭的使用壽命。加入適量的活化劑,調節適宜的燒結溫度是最為有效的解決辦法。

另外,還有一些其他常見的問題:微裂紋和氣孔。其可以從平行於壓制方向的剖面觀察,宏觀上可看到夾在鎢銅材料間亮的銅線,微觀上可觀察到貫穿的銅帶。微裂紋的產生大部分是由於壓制時加壓速度過快,粉料中的氣體來不及逸出,泄壓後所產生的彈性後效膨脹導致的。其次是由於粉料中含有的有機溶劑未完全揮發,壓制成型後氣體緩慢揮發導致微裂紋的產生。相應的解決方法是減緩加壓速度,並給予一定的保壓時間。

鎢銅觸頭

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鎢加熱子在蒸發鍍膜中的應用

真空蒸發鍍膜在近年來發展迅速,在玻璃,塑膠,陶瓷,金屬等基材上,都可以進行鍍膜。鋁,銅,銀等及其合金,都可以用作鍍膜的材料。大部分真空鍍鋁的工藝都選用鎢絞絲螺旋作為加熱源(鎢加熱子)。主要是先將處理乾淨的被鍍工件,裝在密閉室內的架子上,按照用途的分類,目前已設計出靜止的,轉動的和既能公轉又能自轉的架子和各類鍍膜機器。靠近被鍍物件的地方裝有能插入鋁絲的鎢加熱子,當真空度高於5×10-4托的時候,對鎢絲進行通電和加熱,熔化的鋁就會蒸發成鋁原子,然後就會凝聚在被鍍物件的表面上,從而形成一層3-5微英時的光亮且不透明的膜層。

根據統計,全國真空鍍膜需要用鎢熱子的單位在不斷的增加,並且為了節約白銀的使用,我國不斷推廣真空鍍鋁制鏡的新工藝。而且真空蒸發鍍膜機已經在全國得到廣泛的普及和運用,目前仍然處於批量生產的狀態,鎢熱子的用量也在逐年的遞增。美國,日本,瑞典,聯邦德國等國也還在大量使用鎢熱子,所以外貿出口也處於上升趨勢。其次,用優質鎢熱子的使用價值比劣質鎢熱子要大一倍多,可見提高鎢熱子品質的重要意義。為了降低鎢的消耗量,需要從提高鎢熱子的品質和合理應用兩方面著手。如果鎢熱子的的使用周次能穩定在18次左右,那麼該產品就能滿足客戶的需求了。

蒸發鍍膜和鎢加熱子

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鎢合金電離室遮罩件

鎢合金電離室遮罩件電離室又稱為離子室,是一種利用電離輻射的電離效應對之進行測量的氣體探測器。其由電位不同的電極以及電極之間的介質組成。當電離室受到射線的照射時,射線會與氣體中的分子發生作用,並在介質中產生電離離子對。這些離子對在電場的作用下向周圍區域自由擴散,形成電離電流。由於電離電流與輻射的強度成正比,因而可以通過測量該電流得到電離輻射的強度。電離室的分類極為複雜,按照測量劑量,可分為治療水準電離室、診斷水準電離室、防護水準電離室、環境水準電離室;按照測量物件,可分為α電離室、β電離室、或α、β電離室、γ電離室、中子電離室、電子束電離室、布喇格峰電離室;按照電離室的形狀,可分為:殼電離室、平行板電離室、通氣電離室;按照測量理論,則可分為石墨空腔電離室、絕對測量自由空氣電離室。

電離輻射能引起物質電離,其種類包括α射線、β射線、中子、X射線、γ射線。α射線也稱“甲種射線”,指的是放射性物質所釋放出來的α粒子流。儘管與β射線相比,其穿透能力較弱,但其具有很強的電離作用,能較大破壞人體體內組織;β射線的電離作用比α射線弱得多,但穿透能力較大,也能破壞人體組織;X射線和γ射線兩者的穿透力極強,且均能對人體造成危害。當人體受到射線照射時,射線輻射可抑制、破壞甚至殺死人體細胞,使得人體在生理、病理和生化等方面發生不同程度的變化。電離輻射還可以引起皮膚損傷、造血障礙、生育力受損、白細胞減少、癌症、胎兒死亡、胎兒畸形等各種疾病。

在使用電離室探測電離輻射時,可以使用鎢合金遮罩件對輻射進行遮罩,從而保護人體免受輻射損傷。據研究,材料的輻射遮罩性與材料其密度密切相關,密度更高則射線吸收能力和遮罩能力更好。由於與其它傳統材料(如鉛相比),鎢合金的密度更高,因而鎢合金遮罩件的射線吸收能力和遮罩能力更好。且鎢合金遮罩件不會釋放有毒物質,既不會危害人體健康,也不會污染環境。

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三氧化鎢光觸媒塗料

光觸媒塗料光催化反應其實就是一種光合作用的逆向過程,也就是光分解過程,是在光的作用下,將有機污染物(甲醛、乙醛等)分解為二氧化碳和水。光觸媒塗料是能充分發揮有效光催化效果的產品,具有淨化空氣、抗菌、殺菌、防黴、消臭、防汙、自淨等作用。
 
三氧化鎢,黃色的鎢氧化物,具有較低的禁帶寬度(2.4〜2.8eV),能夠有效利用可見光產生光催化作用,而不僅僅依賴於紫外光。因其不良影響小,價格便宜,因而能作為光觸媒很好的應用於建材等中,發揮良好的催化效果。常溫空氣中,氧化鎢的性質比較穩定,但是市場上能夠提供的產品顆粒度比較大,必須經過球磨進行分散處理。然而,經分散處理的光觸媒活性會降低,無法獲得高活性的塗料。
 
金屬鎢通過使用一定技術進行燃燒或昇華,合成具有晶體結構的三氧化鎢微粒,然後利用電收塵法(Electrical Dust Collection)收集,再將氧化鎢微粒溶解於鹼性水溶液中,得到更小的粒子,在通過添加粘合劑,制得三氧化鎢光觸媒塗料。另外,通過對燃燒後的微粒進行加熱處理,可以得到具有高且穩定的光觸媒。值得一提的是,粘合劑的量也會影響光觸媒塗料的活性,當未滿1%時,作為塗膜的強度不夠;當超過10%的量時,會降低光觸媒的活性。
 
將三氧化鎢光觸媒分散液均勻塗布於玻璃板或者其它地方上,使得溶劑成分充分蒸發掉,能夠形成透明且膜強度優良的光催化劑膜,發揮空氣淨化、自淨等光催化效果。
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銫鎢青銅超細粉體的製備方法

三氧化鎢被用於日常生活中的多種用途。它經常被用於工業X射線螢幕螢光粉及防火面料製造鎢酸鹽。由於其豐富的黃色元素,氧化鎢也被用來作為陶瓷和油漆中的顏料。三氧化鎢已受聘於生產的電致變色窗,智能窗。這些窗戶是電動開關的玻璃,透光性能與外加電壓的變化。這允許用戶色調他們的窗口,通過熱或光量的變化。另一用途是使用在高密度惰性金屬炸藥,使用這些設備的比較顯著是在2008-2009年以色列和加沙地帶的衝突。氧化鎢一部分用於生產化工產品,如油漆和塗料、石油工業催化劑等;但氧化鎢是一種中間產品,大量的氧化鎢被用於金屬鎢粉和碳化鎢粉,進而用於生產金屬鎢製品的生產,並大量應用於生產鎢的合金製品,如鎢銅、鎢鎳,鎢鎳鐵、鎢銀,鎢錸、鎢釷等,而當代工業領域中應用最為廣泛的則是以鎢為基材生產的各種牌號和用途的硬質合金產品。三氧化鎢在電致變色、催化、氣敏性等方面具有優良的性能,其複合氧化物——鎢青銅,一般指有較深的金屬光澤色的金屬氧化物,並且通常是金屬導體或金屬半導體,鎢青銅通式AxWO3,然而隨著陽離子的種類及摩爾數的不同(A、x值的不同),化合物的結構及顏色的深淺會有所差異。目前做的多的有鉀銫鎢青銅、銫鎢青銅,銫鎢青銅因其低電阻及優異的可見光透過率和近紅外遮蔽性能,而廣泛地用於製備導電薄膜,用在玻璃透明隔熱塗料中作為隔熱劑。
 
目前製備銫鎢青銅的方法有很多,有一種銫鎢青銅粉體及其製備方法,採用鎢酸為鎢源,加入水或醇溶劑,Cs/W摩爾比為1:(2.857~100),在180~200℃條件下反應3天。該製備方法反應週期長,效率低,不利於工業化生產。
 
一種銫鎢青銅超細粉體的製備方法,包括以下步驟: (1)按照Cs/W摩爾比1:(1.5~2.8)稱取銫鹽、鎢鹽,加入螯合劑和醇試劑,在170°C條件下反應3h ; (2)將得到的混合液裝入壓力容彈中反應,在260~270°C條件下反應5~8h ; (3)將得到的反應物醇洗、離心,在80°C條件下真空乾燥得到結晶度完整的銫鎢青銅粉體。

CsxWO3
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真空鍍膜用鎢加熱子

鎢加熱子真空是指低於1個大氣壓的氣體狀態。氣壓隨著海拔的增加和減少,存在於宇宙空間中的真空稱為自然真空,人為真空是指利用真空泵把真空容器裡的氣體抽出,使容器裡的壓強低於一個大氣壓。真空鍍膜一般通過物理氣相沉積和化學氣相沉積兩種方法進行操作。通常情況下分為蒸發鍍膜,濺射鍍膜和離子鍍三種。真空鍍膜常常用鎢加熱子來蒸發鋁。而熱子使用的週期也受很多因素的制約,比如真空的程度,電流,電壓,溫度,鋁的量和蒸發時間等。

實踐證明鋁芯子的插入量對熱子的使用週期長短有著決定性的作用。在確保鍍膜厚度和其他條件不變的情況下,插入鋁的數量應該是儘量減少的,鋁的插入量越大,熱子的使用壽命就會越短。因為在完成蒸發鍍膜後,每次蒸發後會殘留一部分鋁在鎢絲加熱子上,然後鋁回合鎢發生化學反應,從而導致鎢絲受到腐蝕。這樣一來,長久累積下來,就會大大縮短加熱子的使用壽命。鎢加熱子在有鋁殘留情況下的使用壽命比那些基本無殘留的鋁的熱子的要少三分之一。所以根據統計的資料,鋁的插入量應該控制在熱子重量的百分之五到百分之十是最好的。在保證鍍膜品質的前提下,鋁量越少,蒸發率就越高,殘留物與鎢絲生成的合金就越少,熱子的受腐蝕的程度也就越低,因此,鎢加熱子的壽命也就越長。

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氫鎢青銅應用於燃料電池陰極催化劑

提高低溫型燃料電池的電極反應速度,關鍵在於陰極催化劑。陰極催化劑必須具有表面積大、穩定性好、活性高、不易中毒等優點。目前,大多數燃料電池的陰極催化劑主要是碳擔載鉑催化劑(Pt/C)或鉑合金催化劑。直接甲醇燃料電池(DMFC)存在一個嚴重問題——"甲醇滲透",即甲醇從陽極穿過電解質膜進入到陰極,由於氧的還原和甲醇的氧化是同時進行的,並且甲醇氧化的中間產物還會使陰極催化劑中毒,嚴重降低了電池的庫侖效率和電壓效率。
 
此方法的目的在於克服現有技術的缺點,提供一種對氧還原反應(ORR)有高選擇性和高催化活性,並且在少量甲醇存在時,不但不影響氧的還原,甚至還能促進氧還原的直接甲醇燃料電池陰極催化劑。另一目的在於提供一種製備上述直接甲醇燃料電池陰極催化劑的方法,該製備方法操作簡單,成本低且可控性強。
 
一種直接甲醇燃料電池陰極催化劑,是一種鎢青銅鉑基複合催化劑,其基本結構式為Pt-HxWO3(0<x≤l)。直接甲醇燃料電池陰極催化劑的製備方法,包括下述步驟:(1)將摩爾比為1:100〜1:20的氯鉑酸與鎢酸鈉溶於酸度為0.5〜3molL的硫酸中,配成均勻的淺黃色溶膠;(2)將碳質材料置於所配製的溶膠中,在-0.2〜0.1V範圍任設一電位值進行恒電位電沉積即制得所述基本結構式為Pt-HxWO3的鉑基複合催化劑。此方法製備的陰極催化劑提高了催化氧還原的活性,又具有較好的穩定性,故複合催化劑Pt-HxWO3是一種良好的燃料電池陰極催化劑。此方法沉積製備催化劑工藝簡單,操作方便,易於控制,室溫條件下即可進行電沉積,因此催化劑的製備成本較低。

燃料電池
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稀土鎢電極在金鹵燈中的應用

金鹵燈是在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中生產電弧放電發光的放電燈,是一種接近日光色的節能新光源。金鹵燈廣泛應用於體育場館、展覽中心、大型商場、工業廠房、街道廣場、車站、碼頭等場所的室內照明,它具有發光效率高、顯色性能好、壽命長等優點。

鎢電極常作為電極材料應用於金鹵燈中,對金鹵燈的性能具有一定的影響,因此制得性能良好的鎢電極有利於金鹵燈的應用和延長使用壽命。早前,常應用於金鹵燈中的鎢電極為純鎢電極和釷鎢電極,但是釷鎢電極具有放射性,純鎢電極的性能不夠優良,因此許多廠家開始研究不同材料的稀土鎢電極。

對金鹵燈的電極材料進一步研究發現,用液-固混合方法混合原料,再經過粉末冶金法制得的鎢坯條,最後經過旋鍛、退火、拉直等工序,可以制得性能優良的電極材料。觀察制得的稀土鎢電極應用於金鹵燈發現,釔鎢電極和鈰鎢電極的色溫、光通量和光效較低。而釷鎢電極和鎢鏑電極的色溫、光通量和光效較高。其中,鎢鑭電極的顯色指數最低,而鎢鏑的顯色指數最高。在紅色比中釷鎢電極最低,而鎢鏑釔最高。對比各種不同稀土電極在金鹵燈中的應用效果發現,鎢鏑電極和鎢鏑釔電極的燈光參數與釷鎢電極類似。另外,鎢鏑和鎢鏑釔電極的啟動、防濺性能和抗腐蝕性能達到了和釷鎢電極類似的水準。

鎢電極和金鹵燈

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三氧化鎢製備二硫化鎢潤滑劑

二硫化鎢是一種固體無機潤滑材料。它的外觀和理化性能與曾被譽為“潤滑之王”的二硫化鈣相類似。二硫化鎢的物理化學性能以及其應用試驗的結果表明,它不僅可以用於通常潤滑條件下,而且可以用於一定的高溫、低溫、高負荷、高真空、有幅射線以及有腐蝕性介質等苛刻的工作環境中。它可以以粉末狀態被單獨使用,也可以與潤滑油、潤滑脂以及石墨、金屬粉、塑膠等物質混合製成複合材料使用。隨著科學技術的發展,對潤滑材料性能的要求也日益提高。為了解決某些潤滑問題,二硫化鎢也象其他一些新興材料一樣引起人們的注目。

三氧化鎢與二硫化鎢

儘管有許多制取二硫化鎢的方法,但是有關其制取方法詳盡資料還很缺少。以三氧化鎢和硫化氫為原料制取高純度二硫化鎢的方法簡單易行,產品品質容易保證。

製備方法如下:

原料:三氧化鎢WO3;硫酸:20%水溶液;硫酸鈉:20%水溶液。
(1)把一定量的三氧化鎢裝到料盤中,適當壓實後,把料盤推送到管式反應器的中部,連接好導管,用石蠟或密封脂封閉各介面的縫隙,打開硫酸和硫化鈉溶液貯瓶的出口閥,發生硫化氫氣。
(2)硫化氫要從硫化氫發生器下游各容器的底部導入。待反應器出口的氣體為非爆炸性氣體(可用試管收集氣體進行點火試驗)時,連接上裝有氫氧化鈉溶液的尾氣洗瓶。
(3)調整硫酸和硫化鈉溶液的流量,使系統的壓力維持在3.92~4.90kPa。接通電源,升溫到指定溫度,恒溫一定時間,在通硫化氫的情況下自然降溫到400℃,停止通入硫化氫。降到室溫,取出樣品。

在高溫條件下,三氧化鎢和硫化氫反應,可以制得化學組成式為WS1.98一WS2.12的質地均勻的二硫化鎢。此方法簡單易行,重複性好。

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鎢銅薄板坯燒結過程研究

鎢銅材料完美結合了鎢高硬度、高熔點、高強度、低熱膨脹係數以及優良的耐磨耐蝕性的優點和銅高塑性以及優良的導電導熱性,並且其還具有一個其他材料難以具備的優勢:就是由於鎢和銅二者的熔點相差較大(鎢為3380℃,銅為1083℃)約2000℃,在超過銅熔點溫度下,銅發生蒸發氣化帶走大部分熱量,使得基體能夠保持良好的工作性能,因此其也被稱為發汗熱沉材料。隨著如今電子器件發展趨向於小型化和高功率化發展,相關器件的發熱和散熱是一個必然過程,而鎢銅合金所具備的優良性能能夠滿足大功率器件的散熱需求,並且其還可以調節熱膨脹係數,與微電子器件器件中不同的半導體材料進行很好的匹配連接,從而有效避免的熱應力所引起的熱疲勞破壞。因此,在一些大型積體電路與大功率微波器件中鎢銅合金薄板作為電子封裝基板、散熱片、連接件以及其他微電子殼體材料等方面有著較為廣闊的而應用前景。

鎢銅合金板作為電子封裝材料時對理論密度有著較為嚴格的要求,一般要大於98%,厚度一般要求小於1mm,採用傳統鎢銅粉末冶金製造技術難以滿足日益增多的性能需求。近幾年來,相關的研究人員和學者研究了超細粉末製備、緻密性工藝和合金成型技術等方面。對於鎢銅合金薄板燒結過程,鎢銅兩相的表面潤濕性對燒結緻密化、合金組織與性能影響極大,而鎢銅兩相潤濕性取決於燒結溫度。通過實驗可以發現,在1200℃燒結時,鎢顆粒發生團聚,銅相並沒有進入鎢顆粒團中,在鎢顆粒團和銅相之間存在很多細小的孔隙,這是說明在該溫度下,銅相對鎢顆粒的浸潤性較差;當燒結溫度升高到1300℃時,鎢銅兩相的浸潤性提高,銅相能夠浸入大部分團聚的鎢顆粒之間,有利於孔隙的流動和鎢顆粒發生重排,兩相均勻分佈,從而緻密度大幅度提高。隨著燒結溫度的提高,這時會出現銅相的聚集,即銅池或銅窪現象,為鎢顆粒間重新發生團聚並相互連接長大提供了條件,使鎢銅合金在高溫燒結階段密度迅速增加。另外,通過結合非晶體粘性流動燒結理論分析,可以較為科學地論證鎢銅合金薄板燒結的動力學特徵。

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