降低钨镍铁合金中硫含量的方法有哪些?
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- 分类:钨业知识
- 发布于 2025年7月10日 星期四 11:03
- 作者:Xiaoting
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硫元素对钨镍铁合金的性能以有害影响为主:低硫时影响微弱,而硫含量过高后,会通过形成低熔点硫化物、引发晶界弱化,导致冲击韧性骤降、强度与塑性恶化、耐腐蚀性下降,同时阻碍加工成型。
降低钨镍铁合金中硫含量的方法有哪些?降低钨镍铁合金中硫元素含量的核心在于从原材料控制、工艺优化、主动脱硫三个维度切断硫的引入路径并强化硫的去除效率。
一、原材料预处理与低硫原料筛选
硫元素在钨镍铁合金中的主要来源是原材料(钨粉、镍粉、铁粉及添加剂)中的固有杂质,因此源头控制是降低硫含量的基础。
钨粉:优先选用低硫钨精矿经氢还原制备的钨粉。传统钨精矿酸浸工艺中,可通过延长浸出时间或提高浸出温度,使硫化物与盐酸、硝酸混合液反应生成可溶性硫酸盐被去除,降低钨精矿硫含量。
镍/铁粉:采用电解法或氢还原法生产的镍粉、铁粉硫含量更低,需避免使用羰基法生产的粉末(可能因碳基残留引入硫杂质)。
原料预除硫处理:对高硫钨粉可采用氢气氛高温还原预处理,进而降低钨粉硫含量。镍粉、铁粉可采用稀酸洗涤:用稀硫酸或稀盐酸常温浸泡,溶解表面吸附的硫化物杂质,随后用去离子水冲洗至中性,真空干燥后使用,可去除表面游离硫。
二、熔炼工艺优化:抑制硫残留与强化挥发
钨镍铁合金常用真空感应熔炼或真空电弧熔炼,其核心原理是利用硫化物在高温真空下的分解特性,降低合金中的硫含量。若采用非真空熔炼(如大气感应熔炼),需通入高纯度惰性气体置换炉内空气,防止空气中的硫进入熔体。同时,避免使用含硫耐火材料,优先选用高密度石墨坩埚或氧化锆坩埚,减少坩埚与熔体的硫交换。
三、精炼阶段主动脱硫:引入脱硫剂与反应分离
通过向熔体中加入与硫亲和力更强的元素(脱硫剂),形成稳定且易分离的硫化物,是降低硫含量的手段。
稀土元素与硫的亲和力远高于W、Ni、Fe,可优先形成高熔点、低密度的稀土硫化物,这些硫化物因密度低于熔体,会浮于表面形成渣相被去除。
钙、镁等碱土金属也是高效脱硫剂,与硫反应生成CaS、MgS,且反应产物不溶于熔体。由于Ca、Mg易氧化,需以金属钙粒或镁锭形式在真空或惰性气氛下加入,或采用Ca-Si合金减少烧损。
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