技术简介：

 

一、项目简介

 

　　W-Cu做为电极和电触头材料，被广泛应用在高压真空开关，断路器，等离子焊接电极，导弹引信等。近十几年国际上在电火花机床打孔电极中普遍采用W-Cu做电极，在显示器等离喷涂电极上也普遍采用，在电子封装中特别是大规模积层电路基极板用W-Cu板越来越多。市场需求量国际上每年以25%速度增长。

 

　　我国是钨资源大国，储量世界第一，目前我国钨铜产业仅能生产低端产品，产业规模均很小，技术落后，产品质量差，成本高。我国需求的中高档W-Cu制品主要依赖进口，价格昂贵，是我国W-Cu产品价格的8～10倍，特别是导弹引信W-Cu进口价格在4.2万元人民币/公斤，因此W-Cu材料称钨金。因此开展高档W-Cu材料产业化具有广泛的市场前景和丰厚的利润。

 

　　二、项目产业技术特点及优势

 

　　目前国内生产W-Cu材料主要采取传统的落后技术，钨烧结然后熔渗铜或粉末冶金的烧结溶渗工艺，因此仅能生产低档产品。

 

　　国际上高端W-Cu材料是采取冷等静压和热等静压生产，所以价格昂贵。

 

　　本项目是在本课题组二十几年研究基础上，发明的新的工艺方法具有生产效率高，成本低，生产高端W-Cu材料，主要性能指标均超过国际上最好水平，有很强的技术竞争优势。

 

 

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技术简介：

 

高性能钨基复合材料是航空航天、能源交通、装备制造等尖端领域的关键材料。

 

    中国拥有世界钨资源43%以上，硬质合金产量虽居世界第一(占世界产量40%)，但其总产值不及瑞典Sandvik的1/2，尤其是高端硬质合金产品不到世界发达国家的10%，长期依赖进口。因此，发展高性能钨基复合材料对提高中国装备制造业水平、促使中国由钨资源大国转变为钨技术强国具有重大意义。该项目历经十年产学研合作攻关，发明了一种细晶超塑性W-Cu材料及其制备技术，解决了长期以来钨铜脆性、射流发散难题；

 

    开发了高强韧超细硬质合金制备技术，以纳米碳化钽和碳化铌为晶粒长大抑制剂，突破碳平衡和晶粒组织控制的关键技术，形成了9种超细硬质合令牌号，晶粒度为0.3-0.5pm，硬度HV1400-2050，抗弯强度为3500-5000MPa，达到国外先进水平：开发了超细硬质合金双螺旋孔棒材和微钻挤压成形技术，改变中国高端钨制品长期依赖进口局面；

 

    发明了钨铜硬质合金异形件的注射成形一步脱脂强化烧结近净成形技术，材料利用率提高到90%以上；发明了高性能超细钨及复合粉技术，解决了高性能钨制品对原料的关键要求。该项目获国家发明专利21项，发表论文45篇，出版专著一部。

 

    成果应用于株洲硬质合金集团有限公司、江西华茂钨材有限公司，形成高性能硬质合金材料粉末1300吨/年、超细硬质合金棒材600吨/年和高性能的生产线，为国家航空航天、能源交通、装备制造提供超细硬质合金771吨、高强度钨粉600吨，近三年直接经济效益3.16亿元以上。

 

    相关技术已辐射到中国有色矿业集团有限公司旗下中色(宁夏)东方集团有限公司，有力地推动了中国稀有难熔金属加工与应用的技术进步。

 

 

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技术简介：

 

本发明公开的一种用WCr合金粉末制备CuWCr复合材料的方法，将钨粉、铬粉在球磨机中球磨，使其完全合金化，经压制，高温烧结，最后熔渗铜制成坯料。本发明方法特点是用WCr合金粉末制备的复合材料的显微组织是以CrW固溶体为骨架，以CrCu合金为基体。获得的CuWCr复合材料组织均匀，性能优良，制造工艺易于控制，得到的CuWCr复合材料具有很高的耐电压强度，低的截流值，长的燃弧时间及良好的电弧稳定性。

 

    技术说明：

 

    1.一种用WCr合金粉末制造CuWCr复合材料的方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：

 

      a.按所需材料的配比将钨、铬粉末在球磨机中球磨，使其完全合金化，形成钨铬合金粉末；

 

      b.将上步得到的钨铬合金粉末经过模压或冷等静压制成坯料，坯料的孔隙率按所需材料中铜的成分要求来控制；

 

      c.将上步压制好的坯料置入烧结炉内，在还原性气氛下或真空度大于10～2Pa的真空环境下升温至1100℃～1500℃，升温速度不大于25℃/分，烧结90分钟～180分钟，使其烧结成骨架；

 

      d.将上步烧结还原后的坯料冷却后取出，按所需材料的含量比例添加铜块，将添加铜后的坯料放置在烧结炉中，在还原气氛或真空度大于10～2Pa真空环境下，升温到1280℃～1350℃时熔渗铜60～90分钟，冷却后出炉，即制备得到CuWCr复合材料。

 

    2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中钨铬合金粉末的制备，具体采用以下方法：

 

      a.将钨粉、铬粉按所需比例配制，放入球磨罐中；

 

      b.在球磨罐中，按钨粉、铬粉总质量的2～5%添加过程控制剂，按钨粉、铬粉总质量的50倍～100倍加入磨球，所述的过程控制剂为易挥发性有机溶剂；

 

      c.在球磨罐中充入保护气体或抽真空，打开球磨罐的循环冷却水，开始球磨，球磨时间为60～100小时，直至形成完全固溶体，球磨结束，静置，待球料充分冷却后取出粉末，即成。

 

    3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的过程控制剂为无水乙醇或丙酮。

 

    4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的磨球采用不同大小及不同比例的硬质合金球、玛瑙球、不锈钢球中的一种或几种。

 

    5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的球磨罐是尼龙或不锈钢材质。

 

    6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述球磨罐中充入的保护气体为氮气或氩气。

 

    7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，球磨过程中，球磨罐外壁始终采用循环水冷却。

 

 

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技术简介：

 

1、任务来源：自选项目。

上世纪50年代后期以来，钨铼合金在许多领域得到了成功的应用，例如高温技术、电真空工业、灯泡工业、原子能工业、分析技术、医疗和化工等。与其他铼含量的钨铼丝相比，掺杂W-3Re合金丝性能独特，强度高，塑性好，掺杂W-3Re具有最高的再结晶温度，2500℃，加之熔点为3360℃，在高温技术、电真空工业、灯泡工业、原子能工业、分析技术、医疗和化工等领域用途广泛，是不可多得、难以替代高温材料之一。但时至今日，我国很多领域用到的W-3Re合金丝仍然依赖进口，如显像管电子枪、气相色谱仪热导检测器、电真空行业的电子管、电子封装测试用探针卡用钨铼丝等。

W-3Re合金丝没有批量国产化的主要原因有：

一，钨铼丝在加工过程中，加工硬化快，必须及时的进行退火处理，加工难度大；

二、我国钨丝行业的加工手段不够丰富，投入研发资金不多，限制了研发速度。

作为中国钨丝业界的龙头企业，厦门虹鹭由公司博士后工作站和国家钨材料工程技术研究中心提出钨铼丝研发项目课题，研究开发高性能的钨铼合金丝，以满足国内广大用户的需求，降低经营风险，丰富公司钨丝产品种类。

 

2、应用领域和技术原理：

应用领域：本项目产品W-3Re钨铼合金丝主要用于电子枪、TCD热丝、封装测试探针卡等，由于合金中铼元素分布的均匀性和加工难度高，产品大多依赖进口，本项目通过改进工艺水平和装备水平，成功制备出钨铼合金丝，并实现批量生产，满足国内下游厂家的使用要求，替代进口钨铼丝。

技术原理：钨铼可以制备各种成分的合金，钨铼合金与纯钨相比，合金中添加的铼元素在形变过程中，有利于挛晶的形成，减少了形变过程中堆垛层错能，降低了位错移动的晶界阻抗（佩尔斯－纳巴罗应力），从而导致位错迁移率增加，是合金表现为高塑性。钨铼合金不均塑性好，而且强度、硬度高，这通常称之为“铼效应”。

由于铼效应，钨铼合金具有一系列的优良性能，高熔点、高硬度、高强度、高塑性、高电阻率、高的热电势值、高的再结晶温度、低的蒸气压、低的电子逸出功和低的韧脆转变温度等。钨铼合金是高温技术中优良的结构材料，在电子技术、热力控制、现代核子技术和宇宙航行技术、测温领域、仪器仪表、电器和其他尖端技术领域都得到了广泛应用。

 

3、性能指标：

    生产满足电子枪、行波管、TCD热丝、封装测试探针卡客户群使用要求的W-3Re钨铼合金丝：

1）钨铼丝中铼的分布均匀，铼含量波动范围控制在30.15﹪；

2）坯条单重3Kg；

3）到直径0.39mm，钨铼合金丝成品率不低于75﹪；

4）钨铼合金丝细丝的丝径均匀。

 

4、与国内外同类技术比较：

与国外知名公司性能参数比较，虹鹭公司研发制备的钨铼丝各项性能参数达到了国际领先水平，

性能参数比较：

性能参数：

Re元素分布均匀性：(虹鹭公司)均匀；(国内公司)均匀；(国外公司)均匀。

丝材中Re含量：(虹鹭公司)3﹪，0.15；(国内公司) 3﹪，0.15；(国外公司)3﹪，0.15。

电阻率（室温，cm）：(虹鹭公司)10，10～6；(国内公司)＞6.5，10～6；(国外公司)10，10～6。b（49mg/200mm）     

MPa：(虹鹭公司)＞2420；(国内公司)＞2265；(国外公司)＞2570。

延伸率：(虹鹭公司)＞4﹪；(国内公司)＞1.6；(国外公司) ＞3﹪。

坯条单根重(kg)：(虹鹭公司)3；(国内公司) 0.64；(国外公司)1.5。

拉拔态合金钨丝的晶粒结构为细长密排的纤维晶，再结晶晶粒结构为燕尾状搭接的晶粒结构，晶粒长宽比大于12。技术成果推广后，产品得到国内外下游厂家用户的认可，替代进口，产品综合性能指标达到同类产品的国际先进水平。

 

5、成果的创造性、先进性：高性能钨铼合金的生产必须首先解决合金中Re元素的均质分布，这是是钨铼合金丝生产制备的核心技术；旋锻开坯、退火和拉丝过程中的工艺参数和工艺的选择是钨铼合金丝热形变加工的关键技术。

本项目的创新之处在于：

1）引入应用于医疗食品行业混料用的卧式掺杂锅，采用两次固液掺杂工艺，在保证Re元素加入量与均质分布的同时，保证合金中K、Al、Si元素含量在一定范围内。

2）钨铼合金中Re具有现在的固溶强化效果，合金加工硬化速度快，采用小压缩比，相应退火点选择，成功引入3.7mm钨杆氢气保护高频退火工艺和细丝的通电氢气保护退火解决了退火过程中氧化作用导致的Re烧损和钨丝燃烧现象的发生。二次固液掺杂工艺，一次固液掺杂－酸洗工艺，保证合金中K、Al和Si元素的含量在合金要求的范围内；引入医疗食品用卧式掺杂锅作为掺杂，30kg酸洗钨粉和适量铼酸铵溶液经搅拌至干燥，通过此工艺组合，保证了铼酸铵晶体包裹在每一个钨粉颗粒表面均匀沉淀析出，使得材料在氢还原过程中即发生预合金化，为铼均质分布的钨铼合金丝提供前期的成分保证。钨铼合金中Re具有现在的固溶强化效果，合金加工硬化速度快，采用小压缩比，相应退火点选择，成功引入3.7mm钨杆氢气保护感应退火工艺和细丝的通电氢气保护退火解决了退火过程中氧化作用导致的Re烧损和钨丝燃烧现象的发生，确定了从17mm～2mg/200mm的整条钨丝热形变加工工艺，小压缩比和7道次退火工艺组合，加工到直径0.39mm钨丝单根重量不小于2.8kg，达到了国际领先水平。

 

6、作用意义（直接经济效益和社会效益）：

1）直接经济效益：2008年，生产钨铼丝1000万米以上，粗丝总成品率高于75﹪；销售收入200万元，利润50万元；2009年，实现产业化。

2）社会意义：W-3Re钨铼合金丝主要用于电子枪、TCD热丝、封装测试探针卡等，由于合金中铼元素分布的均匀性和加工难度高，产品大多依赖进口，本项目通过改进工艺水平和装备水平，成功制备出钨铼合金丝，并实现批量生产，满足国内下游厂家的使用要求，替代进口钨铼丝，填补了国内空白，丰富了高端钨产品的品种，促进我国向钨深加工强国发展。

 

7、推广应用的范围条件和前景及存在的问题和改进意见：W-3Re钨铼合金丝主要用于电子枪、TCD热丝、封装测试探针卡等，由于合金中铼元素分布的均匀性和加工难度高，产品大多依赖进口，本项目通过改进工艺水平和装备水平，成功制备出钨铼合金丝，并实现批量生产，满足国内下游厂家的使用要求，替代进口钨铼丝，主要应用于电子技术、高温合金技术和航空航天技术等方面：　　

电子管材料常常受到温度变化的影响和强烈的振动，电子管灯丝采用的钨铼合金丝，成分范围较宽。要求高温抗下垂性能优异的灯丝，一般采用掺杂W-3Re钨铼合金丝，要求低温延展性好的灯丝，一般采用W-20Re和W-25Re钨铼合金丝。人造卫星电子管要求长寿命、高可靠、抗振动，发射卫星时，电子管一般要承受5-8G的重力加速度， 灯丝材料需要W-3Re钨铼合金丝作为灯丝才能满足使用要求。

 

医用治疗机和工业探伤机的加速电子枪的加热灯丝必须使用钨铼合金丝，在保证性能要求的同时，满足了长寿命要求。高压整流管的折叠式灯丝选用钨铼合金丝制作，不脆、劈断裂，整流管电参数一致性好。钨铼合金还应用于X－射线管阳极靶靶面，辐射效果好、抗电子冲击性能好，焦径损失小、焦点小、减小阳极角，是优良的旋转阳极材料。钨铼合金靶既具有钨靶的高的穿透能力，又具有钼靶单色性好的特点，在实际应用中，使用低电压时，适用于不同厚度的软组织、非金属和轻金属的软X射线照片，具有良好的效果；使用高电压时，具有与钨靶相同的效果，作为靶材具有多用途。电器开关常用许多触点材料，入汽车喇叭触点和点火触点、电压调节器触点、电话机触点等。

 

在工作时，各对触点相互摩擦和电火花腐蚀以及高频次接触等特点，触点材料应满足下如下要求，如材料的接触电阻小、电弧的伏安特性小和侵蚀率小等，钨铼合金用于触点材料是近年来开发的新产品，其性能可以与铂、铑等贵金属触点材料相媲美。总之，钨铼合金材料广泛应用于电阻技术、热力控制、现代核子技术、宇宙航行技术、高温技术、仪器仪表、电真空、电接触和耐磨材料等领域。

项目的完成实现了W-3Re钨铼合金丝的批量生产，但仅此一种型号的钨铼丝无法进入高温测温热电偶行业，在下一阶段，在W-3Re钨铼合金丝制备技术的基础上，通过设备改进和工艺探索，累积成功的经验和数据，将为其他种类的钨合金的后期研发奠定坚实技术，实现W-20Re和W-26Re钨铼合金丝的批量生产，有步骤地扩展公司钨铼合金产品的种类和产品质量，依靠技术储备来提高公司竞争力和利润。

 

 

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