玻璃加热用钨丝的制备工艺

玻璃加热用钨丝的制备工艺主要涉及钨材料的提纯、加工成型以及后续处理，以确保其在高温下具有优异的性能，适合用于玻璃加热等高温环境。以下是钨丝制备的典型工艺流程：

1. 原料准备

钨矿提纯：钨丝的制备以钨矿（如黑钨矿或白钨矿）为起点，通过选矿、化学处理（如焙烧、酸浸或碱浸）提取高纯度钨酸或钨酸盐。

钨粉制备：通过氢气还原法将钨酸或氧化钨（WO₃）还原为高纯度钨粉。工艺条件（如温度、氢气流量）需严格控制，以确保钨粉粒度均匀，纯度通常需达到99.95%以上。

2. 钨粉压实与烧结

压制成型：将钨粉装入模具，通过高压（通常为100-200 MPa）压制成钨坯条（长方形或圆柱形）。

预烧结：在较低温度（约1000-1200°C）下进行预烧结，去除挥发性杂质，增强坯条强度。

高温烧结：在氢气或真空环境中进行高温烧结（约2800-3000°C），使钨坯条致密化，形成高强度的钨棒。

3. 钨棒加工

旋锻：将烧结后的钨棒通过旋锻机逐步加工成较细的钨条。旋锻需在高温（约1500-1800°C）下进行，以提高钨的延展性，防止开裂。

拉丝：将钨条进一步通过拉丝模具，在高温（约600-1000°C）下逐步拉制成细丝。拉丝过程中需使用润滑剂（如石墨乳）以减少摩擦，并多次退火以消除加工应力。

4. 退火与表面处理

退火：拉丝后的钨丝需在氢气或真空环境中进行多次退火（约1200-1500°C），以恢复晶体结构、提高延展性和韧性。

表面清洗：通过化学清洗（如酸洗）或电解抛光去除钨丝表面的氧化物和杂质，确保表面光洁，适合玻璃加热应用。

5. 掺杂处理（可选）

为提高钨丝在高温下的抗蠕变性能和使用寿命，可在钨粉制备阶段掺杂微量元素（如钾、铝、硅，称为掺杂钨丝）。掺杂后的钨丝在高温下晶粒结构更稳定，常用于要求更高的加热元件。

6. 成型与测试

成型：根据玻璃加热设备的需求，将钨丝加工成特定形状（如螺旋状、U形或直丝），并进行精密尺寸控制。

性能测试：对钨丝进行电阻、拉伸强度、耐高温性能等测试，确保其在玻璃加热环境（通常超过2000°C）下的稳定性和可靠性。

7. 包装与储存

制备好的钨丝需在干燥、无氧环境中储存（如真空包装），以防止氧化和污染。