鎢合金雙能X線骨密度儀遮罩件

鎢合金雙能X線骨密度儀遮罩件雙能X線骨密度儀是用於測定人體骨礦並獲取相關資料的一種醫療檢測儀器,其測試的最終資料包括T值(以T值為主)、Z值、骨密度、骨量等。雙能X線骨密度儀的工作原理是通過X射線管球經過一定裝置,獲得低能和高能光子峰。而光子峰穿透身體後,掃描系統並將所接受的信號送至電腦進行資料處理,從而得出骨礦物質含量。雙能X線骨密度儀測試的結果較為準確,是WHO採用的骨密度金標準。其可用于確定兒童在生長發育過程中,成骨原料的吸收與攝取狀況,並分析可能影響兒童生長發育的內外因素,以便及時制定有針對性的營養計畫、運動鍛煉計畫,從而確保兒童在骨骼生長發育方面的優勢。

雙能X線骨密度儀所產生的X射線是一種波長極短(比可見光的波長更短),能量很大(比可見光的光子能量大幾十至幾十萬倍)的電磁波。其具有穿透作用、電離作用、熱作用。當其照射到人體時,可抑制、破壞甚至殺死人體細胞,使得人體在生理、病理和生化等方面出現不同程度的的變化。X射線還可以導致脫髮、皮膚燒傷、視力障礙、白血病等問題。此外,X射線對胎兒也具有影響,可以造成胚胎殘廢、胎兒畸形、胎兒腦部發育不良,以及增加兒童期的癌症幾率。而鎢合金遮罩件可用於遮罩雙能X線骨密度儀所產生的X射線輻射。

鎢合金雙能X線骨密度儀遮罩件採用高比重鎢合金製作而成。高比重鎢合金是以鎢為基體材料加入少量鎳、銅、鐵、鈷、鉬、鉻等金屬黏結劑組成的一種合金材料。其具有高密度、高強度、良好的射線吸收能力、良好的機械加工性能等特性。因為金屬的密度越大,射線吸收能力和遮罩能力更好,因此鎢合金雙能X線骨密度儀遮罩件具有優良的輻射遮罩性能,可以有效遮罩雙能X線骨密度儀所產生的X射線輻射。

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三氧化鎢脫硝催化劑的抗鹼金屬中毒性能

板式脫硝催化劑燃煤電站脫硝系統中,SCR脫硝反應器通常為高飛灰佈置,即SCR反應器置於電除塵等除塵設備之前,省煤器和空氣預熱器之間,溫度視窗介於300~450°C之間。三氧化鎢脫硝催化劑在該溫度區間表現出優異的NOx淨化效率和抗二氧化硫中毒性能。然而,在實際應用中,脫硝催化劑由於煙氣中的飛灰沉積,飛灰中的鹼金屬K、Na以及鹼土金屬Ca、Mg等,導致催化劑中毒最終失活;其中,K的中毒影響最深。有研究表明,1%氧化鉀的添加可導致五氧化二釩-三氧化鎢/二氧化鈦催化劑在250~400°C溫度範圍內的氨-SCR催化劑活性完全喪失。
 
那麼,如何提高三氧化鎢脫硝催化劑的抗鹼金屬中毒性能呢?鹼金屬造成釩基催化劑中毒的一個重要原因是由於化學作用或物理覆蓋導致釩的氧化還原活性降低和活性位喪失,催化劑氧化NO為二氧化氮的活性下降。故而,適當提高五氧化二釩的負載量,能從一定程度上提升催化劑的抗鹼金屬中毒能力。然而,高的釩負載量會使得催化劑氮氣選擇性下降,二氧化氮生成量增多;並且,釩本身較貴,過多的添加將帶來成本的增加和資源的浪費。所以,五氧化二釩的增加量應該控制在一定程度內。
 
三氧化鎢作為助劑添加到W-Ti-V系SCR脫硝催化劑,可以顯著提高催化劑的活性和穩定性。是因為鎢的添加改變了催化劑中五氧化二釩的周邊環境,兩者之間的協同效應提高了催化劑的活性。所以,在相同釩負載量下,增加鎢的負載量能夠提高催化劑的SCR活性和抗鹼金屬中毒性能。
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鈰-鈦基三氧化鎢脫硝催化劑

鈰是地殼中最豐富的稀土金屬,一種銀灰色的活潑金屬,其粉末在空氣中易自燃,易溶於酸。金屬鈰主要做還原劑、催化劑,也用作合金添加劑及生產鈰鹽等。目前SCR脫硝技術普遍使用摻雜三氧化鎢或三氧化鉬的五氧化二釩/二氧化鈦系催化劑,廣泛應用於固定源煙氣脫硝,而且也被用於柴油車尾氣NOx的催化消除。

鈰和蜂窩式脫硝催化劑
 
在釩系催化劑的使用過程中,有毒物質V可能發生脫落,從而進入環境,造成環境污染及人體傷害。另外,釩系三氧化鎢脫硝催化劑的操作視窗比較窄,且高溫時易將二氧化硫轉化為三氧化硫,造成二次污染。因而,開發出高穩定性、寬溫度視窗、無毒無害的催化劑用於固定源煙氣脫硝和柴油車尾氣中NOx的消除,始終是環境催化領域的研究熱點。
 
有研究指明,採用共沉澱法,製備摻雜三氧化鎢的鈰-鈦基脫硝催化劑。其製備如下:
1.取六水合硝酸鈰、鎢酸銨和硫酸鈦,配製Ce/W/Ti摩爾比為0.2/0.1/1.0的溶液並混合均勻;
2.加入過量尿素溶液,並在90°C溫度條件下連續攪拌12小時,然後進行抽濾和洗滌;
3.將濾餅放入烘箱中於100°C烘乾過夜,轉入馬弗爐於500°C空氣中焙燒;
4.成型,得到所需的鈰-鈦基三氧化鎢脫硝催化劑。
 
該脫硝催化劑中無有毒物質--釩的存在,不對人體健康和環境造成威脅;且具有寬的操作溫度,適用於溫度變化幅度大的機動車尾氣,同時也適用於固定源煙氣脫硝,具有良好前景。
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圓鎢條和方鎢條的對比

鎢條鎢坯尺寸的不均勻會使垂熔燒結的過程總使自身各部分的電阻不均,溫度差異大。所以,由於各段燒結程度的不同,尺寸大的部分燒的程度過低,小的部分又過度燒結,會造成熔斷。因此最好使用自動裝料和跟蹤軟膜收縮器和合理的壓制參數。這樣才能保證圓坯各部分在燒結之後的直徑波動可以穩定在±0. 4mm以內。

首先可以通過方坯和圓坯的對比看出兩者的區別。在萬能試驗機上,分別對模壓生坯,預燒坯,等靜壓坯在抗壓強度和抗彎強度兩方面進行比較。在相同的壓制的壓力情況下,等靜壓生坯的密度是模壓方坯的1.15倍左右,抗壓強度是模壓生坯的6.5倍,抗彎強度是模坯生坯的2.7倍。在預燒過後,方坯和圓坯的密度近似相同,圓坯的抗壓強度是方坯的1.4倍,抗彎強度是2.1倍。由此可知,圓坯在運送過程中比較不容易受到損傷。

將兩者進行旋鍛加工的時候會發現,方鎢條的表面會經常出現細微的裂紋,如果旋鍛的溫度升高的話,裂紋現象會嚴重,同樣條件下的圓鎢條並沒有出現這種狀況。這是因為方形鎢條在開始進行旋鍛的時候,它的棱角,面和中心各部分的無法受力均勻,所以變形的程度也有較大的區別,隨著鎢條的不斷加工拉長,沒有受到拉力的部位就會與其他部分發生裂紋現象。圓鎢條的均勻密度,圓面的斷面,沒有成型劑,這樣可以一定程度上消除加工組織中的缺陷。

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鎢條與鎢棒

鎢條鎢棒又稱為鎢合金棒,在高溫條件下,作為一個熔點高且熱膨脹係數低的材料,廣泛應用於支持線,導入線,印表機針,各種電極和石英爐,燈絲,高速工具,汽車自動產品等工業領域。鎢合金棒除了通過高溫壓制金屬鎢粉製備而成,還可通過對鎢條的加工工藝進行生產。

鎢條又分為鎢圓條和鎢方條,兩者在進行旋鍛加工製備鎢棒的時候,所制得的成品具有一定的差別。當兩者加工到直徑8mm的時候,從斷面的金相組織來看,鎢方條在加工溫度的條件下,其四個角容易產生再結晶組織,如果後續處理不得當,會造成製備的鎢合金棒的內部組織不均勻,這樣就會變成後續鎢絲成品的缺陷,斷裂的主要原因。鎢圓條在直徑8mm的情況下仍保持均勻的組織密度。不均勻的組織往往會造成絲料內部缺陷的發生,如果不均勻的程度過度嚴重還會導致鎢合金棒無法繼續加工。

觀察鎢合金棒退貨後的孔洞分佈狀況,可以用掃描電鏡觀察,會看到鎢方條的四個棱角的地方相對應的再結晶組織裡的孔洞比較少,幾乎沒有孔管,但是其中間部分的位置就有比較多的孔管。而鎢圓條沒有存在再結晶組織,所以在後續加工中其組織分佈仍然保持均勻狀態。鎢條內部組織密度的分佈對後續鎢合金棒的加工和鎢製品的製備具有很大的影響。因此,使用者應該根據自己的要求選擇要使用鎢圓條還是鎢方條。

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WO3/TiO2-ZrO2 SCR脫硝催化劑

SCR脫硝催化劑脫硝催化劑是SCR 過程中的核心部分,工業化應用的脫硝催化劑多為釩/鈦系,其溫度視窗為 370~430 ℃,脫硝效率大約在80%。然而,釩/鈦(銳鈦礦)系是一個不穩定的體系,二氧化鈦是鈦氧化物中的一種亞穩態晶體,比表面積較小,受熱時表面極易收縮,在一定溫度及壓力條件下易轉化為熱力學狀態比較穩定的金紅石,導致脫硝效率的不可逆下降。實驗證明,添加氧化鋯可以提高三氧化鎢脫硝催化劑的表面酸性、載體的熱穩定性以及脫硝效率。
 
眾所周知,氨吸附是氨-SCR脫硝反應的第一步,較長的停留時間有利於催化劑的表面反應。三氧化鎢和氧化鋯的摻雜使得催化劑具有超強的儲存氨氣的能力,有利於脫硝反應。實驗製備出摻鋯的三氧化鎢脫硝催化劑,其操作如下:
 
1.共沉澱法製備氧化鈦-氧化鋯(Ti 和Zr 摩爾比為1)固溶體載體
在冰水浴條件下,將四氯化鈦滴加到含有氯氧化鋯的去離子水中,邊滴加邊攪拌;
2.滴加完畢後,用濃氨水調節pH值至9~10,產生白色沉澱後,靜置12h,傾去上層清液;
3.用去離子水洗滌沉澱,真空抽濾,直至無Cl−的存在;
4.將洗淨的沉澱在烘箱中110℃條件下乾燥 12小時 ,研磨,放入馬弗爐中於450℃煆燒4小時後得到鈦鋯固溶體;
5.WO3/TiO2-ZrO2催化劑的製備,往鈦鋯固溶體中加入鎢酸銨,25℃油浴4小時,之後85℃直至水分蒸幹;
6.在磁力攪拌條件下浸漬仲鎢酸銨,然後蒸幹固體,並轉入烘箱中在110℃下乾燥12小時,碾磨後,放入馬弗爐中在450℃下煆燒4小時,得到所需的WO3/TiO2-ZrO2脫硝催化劑。
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Zr對三氧化鎢脫硝催化劑的影響

隨著近年來我國機動車保有量的不斷增加,柴油機的有害排放物——NOx和顆粒物等污染問題日益突出。SCR是目前最為成熟、應用最為廣泛的脫硝技術,其催化劑主要是釩系,即以五氧化二釩為主要活性物質,二氧化鈦為載體;為提高其抗硫中毒性能,可以添加三氧化鎢,以此來增強催化劑抗二氧化硫毒害性能,進而改善脫硝性能。傳統釩系SCR脫硝催化劑的活性溫度高、範圍窄(300~450°C),因而限制了其在柴油機上的使用。

氧化鋯和SCR脫硝催化劑
 
研究發現,某些金屬(如Ni,Fe,Cu和Zr等)的添加會增強三氧化鎢柴油機脫硝催化劑的中低溫活性。其中,尤其以摻入Zr的催化劑中低溫活性最好,其溫度視窗最高。有實驗表明,負載Zr之後,三氧化鎢脫硝催化劑在相對低溫(180°C)下的脫硝效率達到95%以上,這說明,Zr的添加有助於提高低溫條件下的脫硝性能,促使負載的金屬氧化物之間發生協同催化作用。此外,Zr的添加量在一定範圍內,隨著它的增多,催化劑的脫硝性能表現更佳。
 
氧化鋯同時擁有酸性、鹼性、氧化性和還原性,作為助催化劑和晶型轉化抑制劑得到廣泛的應用。傳統釩-鎢-鈦脫硝催化劑,當釩負載量為3%,鎢負載量為6%時,在350°C高溫下具有最佳活性,NOx的轉化率達到93%。而摻雜氧化鋯後,在煙氣溫度為200~350℃之間,催化劑能表現出高效穩定的脫硝活性,最佳活性溫度點為300℃, NOx轉化率可以達到96%。
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銨鎢青銅納米粒子的製備方法

鎢青銅化合物是一類重要的無機化合物,此類化合物中鎢離子以W6+、W5+和W4+等混合價態存在從而使化合物整體電荷平衡。豐富的晶體結構、隧道結構和這種特殊的價態使其具有優異的性能,如電子和離子導電性、超導性、光學性能等,其在二次電池、電制變色、近紅外吸收和化學感測器等方面的應用引起廣泛的研究興趣。
 
目前,合成鎢青銅類化合物主要依賴於濕化學法、熱還原法和熱分解法。濕法化學合成銨鎢青銅主要是將起始原料在還原性溶劑中回流數天,此方法所得到的樣品粒徑過大,通常在幾個到幾十個微米之間,且製備過程時間長,能耗大。熱還原法則是將氧化鎢、金屬鎢粉末和金屬鎢酸鹽按適當比例均勻混合,然後在惰性氣氛或真空下加熱,反應溫度一般在1000℃左右,反應完成之後除去未反應的雜質。由於銨鎢青銅的熱穩定性差,分解溫度(300℃)低於合成溫度,因此熱還原法無法用於合成銨鎢青銅。熱分解法合成銨鎢青銅是將仲鎢酸銨在還原氣氛(H2或H2、Ar的混合氣體等)下加熱分解,除了所得樣品粒徑過大外,此方法還無法得到完全純相的銨鎢青銅,樣品中銨含量過低以及易過度分解為氧化鎢等缺點。
 
截止目前的研究還無法直接獲得純相的銨鎢青銅納米粉體,因此通常將所得到的微米級大顆粒通過球磨的方式破碎成小粒子,但是此類化合物在球磨過程中既容易被氧化而失活又容易分解,同時還伴隨著結晶性能下降等缺點。針對現有技術存在的上述問題,有學者提出了一種直接合成粒徑可控銨鎢青銅納米粉體的合成方法。
 
還原態銨鎢青銅納米粒子的製備方法,其特徵在於所述方法步驟如下: 將0.01〜1g六氯化鎢或四氯化鎢溶解於20〜40mL油酸溶液中,通過攪拌得到均勻溶液,然後加入4〜30mL油胺,混合至均勻,移至超臨界反應釜中,150〜350℃晶化反應0.5〜48小時,反應後將粉體樣品離心,洗滌,於40〜250℃真空乾燥1〜12小時,即獲得還原態銨鎢青銅納米粒子,銨基團在組成中摩爾分率在0.2〜0.3之間。此外,本發明所製備的樣品具有較強的近紅外線吸收能力,含有納米粒子的薄膜可以有效的遮罩掉780~2500nm的近紅外線並且保持對可見光的較高透過率。

銨鎢青銅結構
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鎢銅電極 — 化學共沉澱法

鎢銅合金是一種偽合金,其是由體心立方結構的W和麵心立方結構的Cu所組成的互不固溶又不形成金屬間化合物的混合組織。它不但具有W高硬度、高強度、低熱膨脹係數以及優良的耐磨耐蝕性,還具有Cu優良的導電導熱性和可塑性,使得鎢銅合金在一些電接觸材料以及電極材料領域有著較為廣泛的運用。通常的生產工藝是混料→成型→熔滲、燒結→後加工。但是採用傳統工藝所製備的鎢銅合金電極,不管是液相燒結還是固相燒結都會由於潤濕角不為零且W和液相Cu中不溶解,使得所得到的鎢銅產品的相對密度都低於98%。後續的熱加工和複壓複燒雖然能夠改善這一現狀,但是也增加了成本,降低了整體的生產效率。另外,在燒結的過程中不可避免地還會發生鎢晶粒的長大,這會使得各項性能下降難以滿足如今鎢銅電極材料的市場需求。

為了提高鎢銅電極以及其他鎢銅複合材料的燒結密度,相關研究人員還採用了添加燒結助劑的方法進行活化燒結。而活化劑的加入雖然能夠顯著改善鎢銅合金的緻密度,但是會對其導電導熱性能產生一定的影響,不適合於對導電導熱性要求較高的場合使用。因此,化學共沉澱法結合氫氣還原製備鎢銅納米複合粉末,經壓制成型以及燒結工序獲得高緻密高性能的鎢銅合金電極成為了新的研究熱點。化學共沉澱法的定義是在溶液狀態下將不同化學成分的物質混合,在混合液中加人適當的沉澱劑製備前驅體沉澱物,再將沉澱物進行乾燥或鍛燒,從而制得相應的粉體顆粒。其優點在於,一個是可通過溶液中的各種化學反應直接得到化學成分均一的納米粉體材料,另一個則是容易製備粒度小而且分佈均勻的納米粉體材料。有實驗所採用的原材料為鎢酸銨、五水硫酸銅以及濃硝酸。其具體操作過程為在濃硝酸攪拌條件下加入硝酸銅溶液中,再將混合溶液加到鎢酸銨溶液中,在電磁攪拌器中進行化學共沉澱反應;反應1h後將溶液取出並將沉澱物置於馬弗爐中進行焙燒2h,得到鎢銅複合氧化物粉末;經氫氣還原後得到鎢銅複合粉末;再將鎢銅複合粉壓制成型,形成具有一定密度和強度的生坯,最後燒結呈超細晶粒的鎢銅合金產品。檢測時採用阿基米德排水法測定鎢銅合金電極的密度;對複合粉末形貌用金相檢測儀觀測;相組成通過XRD(X-ray diffraction)確定;經研磨、拋光後利用SEM觀察顯微組織結構;用帶熱係數測量儀測定導熱係數;用電橋法檢測電導率。

鎢銅納米粉末的顆粒呈多邊形,粒度在30nm-50nm之間。Cu呈網路狀結構將近似多邊形的W顆粒粘結在一起,並均勻分佈。這是由於製備鎢銅複合粉的原料是鎢和銅的鹽溶液,在溶液中粒子的分佈本身就較為均勻,在電磁攪拌器強烈的攪拌作用下,會使得前驅體粉中基本保留了溶液中分子級的混合狀態。並且在焙燒和氫氣還原的過程中所採用的溫度較低,有效抑制了W晶粒的長大。另外,粉體的初始結構是鎢和銅的氧化物,之間相互隔離不利於氧化鎢顆粒的長大,易於形成彌散均勻的鎢銅複合粉末。從斷口形貌上看,W晶粒均勻分佈於Cu相之中,其周圍形成較大的韌窩,Cu相會沿著W晶粒呈連續網路狀分佈。從纖維組織結構上看,隨著燒結溫度的提高,組織分佈更為均勻,孔隙度也降低。從合金性能上看,鎢銅複合壓坯在燒結過程中兩相分佈均勻,通電時有效傳導電子平均運行速度增大,導電性能也隨之增強;完整的銅網路狀結構,使得相對較粗的鎢晶粒相互接觸面積較小,不易發生粘結形成頸縮,有利於熱傳導。

鎢銅電極

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高純鎢條用中頻爐

大部分高純鎢條都是通過傳統的垂熔加工工藝生產製備的,這種傳統的工藝會消耗很大的電量。除此之外,在製備的時候,鎢條會受到電壓和氫氣流量波動的影響。如果進行大批量生產,操作人員的專業素養不夠或有所差異的話,會導致通一批產品的品質有所差別。而中頻爐燒結的條件下,不僅消耗的能量和成本較低,而且具有較高的時收率。

兩種工藝製備的鎢條的化學成分基本相同。所以,中頻燒結的方法同樣可製備出高純鎢條。而且製備出來的鎢條的密度和硬度相比傳統的製備方法更高一些,且晶粒分佈均勻。傳統燒結製備的鎢條各部分的密度由上而下呈抛物線形,通一根鎢條內的密度相差0.37g/cm3左右。而中頻燒結出來的產品的密度按裝料的方向由上往下稍微的增加,密度大概相差0.2 g/cm3。其密度分佈的均勻程度比傳統的方法要好很多。垂熔爐中只能放一條鎢條,這樣就會因為過多的氫氣帶走表面的大量熱量,導致鎢條的表面溫度低於中心溫度。鎢條本體又是垂熔爐的發熱體,中心溫度會高於表面溫度,因此,垂熔製備的鎢條的晶粒會分佈不均。中頻燒結的時候可以放置比較多的鎢條,且陳列緊密,氫氣帶走的熱量就會比較少。所以,最終製品的密度分佈比較均勻。

所以,中頻燒結不僅能製備更高純度的鎢條,還能在保證品質穩定的前提下進行大批量的生產。而且,因為電量消耗較低,所以需要的成本也較低。

高純鎢條

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