硬质合金球齿钨粉还原工艺优化
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2016年4月11日 星期一 16:39
- 作者：xiaobin
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硬质合金球齿的主要组成成分为碳化钨（WC）和钴（Co)，其具有很好的硬度、强度、较高的熔点、优良的耐磨性以及化学稳定性，因此其在石油开采以及地质钻探等行业中有着广泛的应用。硬质合金球齿是通过镶嵌在钻头上，对岩层进行冲击、旋转、压碎以及剪切来实现挖掘的作用。由于大部分的钻井深度较深、挖掘长度较长，有的可能达到上千米，若球齿因磨损、断裂或者其他原因发生失效，多次更换钻头就会严重影响整体的钻井效率。因此，这也对硬质合金球齿的硬度和耐磨性提出了更高的要求。而其机械性能以及物理性能都取决于组织成分和结构，WC粉的原始性能，尤其是物理性能直接决定了硬质合金球齿的组织结构。WC粉末的质量与钨粉还原工艺是密不可分的，为了得到优质的WC粉末，我们需要结合钨粉还原工艺参数并进行优化，使硬质合金球齿的性能得到大幅度的改善。
首先，从WC粉末的制备过程入手，其基本流程是偏钨酸铵APT（Ammonium paratungstate）→氢气H2预还原→蓝色氧化钨→氢气H2还原→钨粉→加碳碳化→WC块→破碎→过筛制粒→WC粉。通过实验分析，在整个WC粉的制备过程中主要的影响因素包括温度、料层厚度以及粒度分布情况。温度的控制是影响钨粉还原的重要条件之一，良好的温度控制有利于促进还原速率，利于钨粉结晶的完成并且能有效消除钨粉晶内的组织缺陷。但是若还原温度过高会使得钨粉晶发生团聚，钨粉粒度分布变宽，使得WC粉的粒度分布也变宽。不均匀的WC粉粒度对硬质合金球齿性能会有一定的影响。
而料层的厚度也会影响钨粉粒度以及其粒度分布。理论上说，钨粉还原时增加装舟的料层厚度钨粉颗粒会变粗；而反过来减少装舟的料层厚度钨粉粒度会相对较细。但是，往往在实际的生产中，厚的装舟量会引起粉末粒度分布变宽，特别是引起双峰、多峰及尾峰。此外，粒度分布不同的WC粉所生产的硬质合金球齿的硬度也会随着粒度分布变宽而显著降低。其原因是粒度分布较宽的钨粉中会存在差异较大的粗细颗粒，这种差异在碳化的过程中会引起WC晶粒的不均匀长大，使得同一批粉末中既有粗大的单晶颗粒又有由细晶组成的多晶颗粒。当碳化温度较低时，细颗粒以碳化完全，而粗颗粒并未完成完全碳化；当碳化温度较高时，粗颗粒也发生了完全碳化，但是此时的细颗粒已经变成单晶并发生长大。生产硬质合金球齿时，使用单晶和多晶颗粒共存的WC粉，合金混合料破碎时间延长，单晶颗粒不易破碎或破碎一致性较差。压制时压制密度降低，且合金球齿在烧结时易出现晶粒的不均匀长大，严重时可能出现粗晶，是硬质合金球齿的硬度大幅降低。而采用单一的单晶或多晶颗粒均匀性较好的WC粉，混料湿磨的时间更短，颗粒易于破碎也更均匀。因此，通过优化钨粉生产工艺，如控制还原温度、碳化温度、装舟量等，生产出均匀的单晶或多晶的WC粉有利于改善硬质合金球齿的各项性能。
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钨电极和TIG焊保护气体
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- 发布于 2016年4月11日 星期一 14:08
- 作者：yiping
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钨电极具有高熔点、高沸点、高强度、小热导率和小高温挥发性等特点，因此常作为不熔化电极应用于钨极氩弧焊（TIG焊）中。纯钨电极的电子发射性能较差，通过掺杂稀土金属改良得到的稀土电极具有良好的电子发射性能，且引弧容易，使用寿命长。
在焊接时，保护气体不仅是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质。因此保护气体的物理特性和化学特性不仅会影响到保护效果，也会对电弧的引燃、焊接过程的稳定以及焊缝的成型和质量带来一定的影响。
用于氩弧焊的保护气体主要有三种，包括氩气、氦气和混合气体。其中使用最广泛的是氩气。氩气是一种惰性气体，不会和金属发生化学反应，也不溶于金属中。另外，氩气的密度大于空气，而比热容和热导率比空气小，能较好的保护熔化的金属不受空气中的氧、氮、氢等有害元素和水分影响。这些特性都使得氩气在焊接过程中表现出良好性能，不仅能起好保护作用，同时能够稳定起弧。
氦气也属于惰性气体，它的冷却效果好，因此电弧能量密度大，弧柱细小而集中，同时焊缝具有良好的熔透率。但是氦气的电离电位高、热导率大，因此在焊接时引弧较为困难，能量损耗较大。一般情况下，多用于核反应堆的冷却棒。大厚度铝合金的焊接。
混合气体是两种惰性气体按一定比例的混合，其中主要包括氩气-氢气混合气体和氩气-氦气混合气体两种。在焊接过程中，混合气体有利于提高电弧热功率，增加焊缝的熔透性，提高生产效率。
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钨酸铜作为乙醇气敏传感元件的应用
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- 发布于 2016年4月08日 星期五 17:57
- 作者：xinyi
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钨酸铜为浅灰色粉末，八面体构型。熔点时红热。密度（g/mL,25/4℃）7.5，常温常压下稳定，避免光，明火，高温。在15℃水中溶解度0.1g/100mL H2O。溶于氨水，微溶于醋酸，不溶于乙醇 ，在无机酸中分解。
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三氧化钨SCR脱硝催化剂的重要指标——壁厚
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- 发布于 2016年4月08日 星期五 19:32
- 作者：chunyan
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钨铜触点HIP工艺
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- 发布于 2016年4月08日 星期五 17:29
- 作者：xiaobin
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钨铜材料具有良好的导电导热性能以及优良的化学稳定性，但是其无法达到完全致密化的问题一直是阻碍其推广使用的因素之一。而这种不完全致密化会在一定程度上影响钨铜触点材料的硬度、强度、耐磨性以及耐电弧烧蚀性能。为此相关研究人员也提出了压力烧结、化学共还原法以及爆炸压实法等特殊工艺来对钨铜触点材料的致密度进行改善。但是这些工艺都存在着一定的缺陷，如运维成本较高、适用于体积较小的零部件等等。为了改善钨铜材料性能，我们结合了高压断路器所使用的钨铜触头，研究了HIP处理对于钨铜材料的影响，并对其消除孔隙、影响致密化的机理和相关影响因素进行研究。
HIP（Hot Isostatic Pressing）,即热等静压工艺，其是将制品放置到密闭的容器中，向制品施 加各向同等的压力，同时施以高温,在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压技术优点在于集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优异，是高性能材料制备的必要手段；目前在美国，日本，已经欧洲都实现了产业化，在海洋，航空，航天，汽车等领域都有着较为广泛的应用。在开始HIP处理前，混料时将钨粉混入一定量的铜粉，冷等静压成型，进行低温预烧结，通过熔渗铜得到半成品。其以氩气作为传压介质，控制温度（钨铼热电偶测量）、压力、保压时间等相关参数，对HIP处理前后的钨铜触点材料的硬度、密度、抗弯强度以及电导率进行测量比较。密度采用传统阿基米德排水法；硬度采用的是洛氏硬度HRB并参照布氏硬度HB；抗弯强度按国标电触头材料基本性能试验方法进行测定；电导率则采用涡流导电测试仪进行测定。
实验结果表明，钨铜触点材料HIP的致密化机制与铸造合金的HIP处理相似，都是通过高温高压下出现的形变-闭合-扩散使得合金内部的缺陷被消除，从而实现完全致密化。因此也要求HIP所得到的熔渗材料需具有良好的封闭性，所有内部缺陷、疏松等都不能与外表面连通。若熔渗时不能保证所有缺陷都封闭在坯料内部，则HIP处理后其密度变化很小，甚至没有变化。此外，HIP处理的效果还与铜含量有关，当HIP的温度达到接近于铜熔点的温度时，其表面会出现渗出铜珠的现象。总的来说，HIP处理能够使钨铜触点接近完全致密化，极大地提升了钨铜触点材料的机械性能与物理性能，并能有效解决其分散性和可靠性的问题。
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