钨丝作为电光源的配套材料在照明行业中发挥着重要作用。钨丝在电光源中的应用主要是照明灯，其中用于灯泡中作各种发光体的钨丝需要在制备过程中加入少量的钾、硅和铝等氧化物，因此这种钨丝也被称为掺杂钨丝或不下垂钨丝。随着经济和生产技术的发展，制备出来的钨丝除了能应用于普通灯泡外，也能应用于各种高性能灯泡。例如在纯钨粉中掺杂一定量的K、Al、Si等元素制成的掺杂钨丝，不仅可以提高灯丝的色温、发光效率和使用寿命，且该钨丝具有良好的高温抗下垂性能，因此可以作为卤素灯等特殊的高温灯丝使用。另外在掺杂钨丝中添加一些合金元素如Co，可制成高强度耐震钨丝，用于振动环境下的照明，如摩托车、汽车、火车、飞机等的照明及军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等。

钨丝除了广泛应用于电光源领域，在其他其他领域也有所发展。在纯钨粉或掺杂钨粉中添加一些合金元素，如钍、铼、铈、钇、镧或锆等元素可以制成合金钨丝，合金钨丝可以作为氩弧焊接电极、热电偶、显像管阴极丝、电子发射管灯丝，用于各种不同的领域。

另外，钨丝还少量用作高温炉的发热材料、电子管的热子和复合材料的加强筋。

钨丝在常温下有较好的耐酸、碱能力，但是在潮湿的空气中容易被氧化，所以不能将其放置与潮湿的环境中贮存过久的时间。

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钨丝是将钨条锻打、拉拔后制成的细丝，主要用于白炽灯、卤钨灯等电光源中。钨丝的生产大都用仲钨酸铵 （APT）作原料。一般的工艺为：
1.APT在 500℃左右的空气中焙烧成三氧化钨，或在450℃左右的氢气中轻微还原成蓝色氧化钨；制作白炽灯灯丝的钨丝需要在三氧化钨或蓝色氧化钨中掺入少量的氧化钾、氧化硅和氧化铝，三者用量总和不超过1%。
2.经过掺杂处理的钨的氧化物用氢气还原成金属钨粉，还原过程一般分两步进行：
1）630℃左右还原成二氧化钨（棕色氧化钨）；
2）820℃左右还原成金属钨粉。



两步还原的目的是使掺入的钾充分发挥作用和控制粉末粒度。
3.这样取得的掺杂钨粉再在一种特制的模子中压制成细长的方条。
4.把方条在氢气中通电，用自电阻加热(温度达3000℃左右)的方法进行烧结，烧结后钨条的密度可达到理论值的85%以上。

这种钨条便可以用旋锻方法加工成直径为3mm左右的钨杆，然后进一步用模子拉拔的方法加工成各种不同粗细的钨丝。例如220V、15W的白炽灯用的钨丝直径约为15µm，而 10000W的溴钨灯用的钨丝直径约为1.25mm。更细的钨丝如 220V、10W的白炽灯钨丝直径约为12µm，则要采用电解腐蚀的方法来制作。当钨丝的直径达到微米级时，用常规的卡尺很难精确地测定其直径。因此，国际上通常将直径在0.2mm以下的钨丝用其切长为200mm丝段的重量来表示丝的粗细，例如上述15W白炽灯钨丝的直径可以用0.679mg/200mm来表示。

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仲钨酸铵（APT）是钨的初级制品，是制造钨制品、硬质合金的重要原料；是钨最常见的重要化合物，也是钨冶炼中用途最广泛的中间产物，它质量的高低在很大程度上决定着钨产品的性能和质量，其中间物如WO₃、蓝色氧化钨、钨酸、偏钨酸铵可以通过部分或全部地热分解得到。APT是白色透明的晶体，松散，流动性好，在空气中加热60℃开始失去氨，100℃开始脱水，450℃开始转变成黄色氧化钨。在氢气中加热时，300℃完全转变成蓝色氧化钨，400℃转变为红紫色氧化钨，500～600℃转变为褐色二氧化钨，600～900℃被还原为灰色金属钨粉。

APT结晶粉末可由钨酸铵溶液蒸发制得，温度一般控制在50℃以上，并且其粒度大小和粒度组成随温度而变化：
1.80～100℃进行蒸发结晶时，APT呈片状结晶，并带5个分子结晶水；
2.当温度低于50℃时，APT呈微细白色针状结晶，并带11个分子结晶水。
如果用蒸气的压力控制蒸发结晶温度（蒸气压力越高，结晶温度越高），APT结晶粉末的松装密度、费氏粒度和筛分粒度随蒸发结晶温度升高而增加。

APT结晶水的多少由生产工艺条件决定，溶解度随温度上升而增大。热分解杂质含量高的APT结晶粉，改变其不溶于水的特性，再将热分解产物进行氨溶，然后蒸发结晶，循环1～2次，或多次，便得到高纯度APT。

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磷钨酸的传统合成方法是以钨酸钠溶液为原料，本文提出一种以仲钨酸铵为原料制取磷钨酸的方法。原理：仲钨酸铵与无机酸接触，生成一种活性钨酸沉淀，再与磷酸接触，生成磷钨酸的水溶液，使磷钨酸从溶液中析出，结晶，就得到磷钨酸晶体。

具体步骤如下：
1. 仲钨酸铵与无机酸溶液接触，反应得到活性钨酸沉淀；
无机酸为盐酸、硫酸或硝酸等，或盐酸、硫酸和硝酸等的任意体积比的混合物，适宜浓度为0.2mol/L～6.0mol/L；用量可以任选，只要能够生成活性钨酸沉淀；反应温度优选为10～40℃；反应时间2～5小时。
2. 活性钨酸沉淀与过量磷酸溶液接触，得到磷钨酸溶液；



磷酸应过量，一般用量以H₃PO₄计与仲钨酸铵摩尔比为1.1∶1～50∶1，优选2∶1～10∶1。磷酸溶液的适宜浓度为0.02～6.0mol/L，在此浓度范围内比较便于操作；反应在常温下即可进行，但是加热情况下反应加速，优选30-60℃。在上述温度范围内一般反应2～5小时，即可使反应进行完全。
3. 使磷钨酸从溶液中析出，干燥、结晶，得到磷钨酸晶体。
干燥、结晶，就得到磷钨酸晶体；或向磷钨酸溶液中加入无机酸沉淀剂，使磷钨酸从溶液中沉淀出来，再进行干燥、结晶。

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在影响硬质合金球研磨精度及效率的众多因素中，如研磨盘材料、研磨槽、研磨液、研磨方式和其他一些研磨参数以及环境等方面，其中研磨盘的研磨槽形式是对硬质合金球的精度及效率中影响最大的因素。首先，V型槽的研磨盘结合硬质合金球脆性大，不耐磕碰的特点而设计出来，其夹角可根据球体的直径大小来做出调整，常见的夹角一般为45°、60°、90°、120°。将球坯放置于两盘之间的同心圆沟槽中，使之处于三点接触的状态，在压力作用下，受转动的研磨盘摩擦力以及研磨液的黏滞力作用沿盘沟运动。转动圆盘、硬质合金球和固定盘以及研磨剂之间相互作用，使球体与盘沟表面形成高副（两构件通过点接触或线接触而构成的运动副统称为高副）。最终，工件不断受到挤压、摩擦等作用，消除球坯表面的加工余量，逐渐磨圆成球。

如上图所示，该硬质合金球V形槽研磨工艺的设计有以下几点优势：1.上下连轴采用尼龙等高分子材料能够充分吸收阻尼传动振动，从而避免对研磨过程的影响；2.在外围还设有隔离环，从而确保球体不相互碰撞，使得整体的运动更加有序；3.由于加压时只有下磨盘运动，上磨盘不发生相对运动，属于静态加压，更为平稳，也更有利于压力的调节；4.研磨区域相对封闭便于研磨液的充分混合，球体在自转过程中自始至终被研磨料充分包络，极大地提升了整体的研磨效率；5.转速可调，研磨料能够实现自主循环或导出且研磨盘结构简单易于更换，可根据不同规格球体进行制作，这大大缩短了研磨时间以及提高了硬质合金球的加工精度。

此外，硬质合金球与研磨盘就有加高的弹性模量且刚性较好，可以理想地认为二者之间为刚体接触，不发生变形。而硬质合金球有隔离环相互隔开，之间也不发生接触，球体间的相互作用也可忽略不计。为了方便物理运动分析，将球沿接触面方向做纯滚动运动，也就是认为球与研磨盘在接触处的线速度相等。根据数学模型建立出A、B、C三个接触点的方程式可计算出自旋角θ，而自旋角θ的值取决于球坯和研磨盘导向槽的直径，与研磨盘转速无关，一般情况下只在0°附近进行取值，在加工过程中基本不发生变化。但是在加工过程中工件与研磨盘的滑动会改变θ值，这种变化属于无序且不可控因素。

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锆钨电极是在钨基电极中加入氧化锆（ZrO2）通过粉末冶金和压延磨抛等工序制备而成的稀土钨电极。其主要成分是由98~98.8%的钨，0.91%~1.2%的氧化锆，0.01~0.07%的三氧化二钇和0.01~0.02的钴组合而成的。它的色标涂头为棕色和白色，当氧化锆的掺杂量为0.20~0.40%，色标涂头为棕色；掺杂量为0.70%~0.90%，色标涂头为白色。钨锆电极的焊接性能位于纯钨电极和钍钨电极之间，焊接性能良好。另外，它主要是为了改善纯钨电极在高负荷焊接条件下容易自身熔化污染工件的弊端而研制的稀土钨电极产品，因为锆钨电极在高负载电流下工作，该电极的端部能保持成圆球状从而减小渗钨现象，并且具有较好的抗腐蚀性能，所以使用范围比纯钨电极广泛。

锆钨电极和纯钨电极一样，一般用于交流电，而不用于直流电，主要作为镁铝及其他合金的交流焊接。在交流焊接中，锆钨电极使用度比纯钨电极高，因为焊接时起弧比纯钨电极容易，且弧束稳定，载流能力好，具有良好的抗腐蚀性能和焊接性能，同时能防止渗钨现象的发生，防治污染，尤其是在高负载电流条件下表现出来的优越性能是其他电极所不能替代的。锆钨电极也能用于射线高质量焊接，主要是因为射线高质量焊接对钨污染要求较高，而锆钨电极在高负载电流下也很少有渗钨的现象发生，基于该有点锆钨电极取代纯钨电极和其他稀土电极广泛射线高质量焊接领域。

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三氧化钨是黄色粉末；可溶于水，溶于碱液，微溶于酸。三氧化钨用于制高熔点合金和硬质合金，制钨丝和防火材料等。其由钨矿与纯碱共熔后加酸而得。三氧化钨的结构取决于温度：它在740°C以上为四方晶系、330-740°C为正交晶系、17-330°C为单斜晶系、-50-17°C为三斜晶系。单斜的结构最常见，其空间群为P21/n。850℃时显著升华。它几乎不与除氢氟酸外的无机酸反应，能缓慢地溶于氨水或浓碱溶液；与氯气加热反应生成氯氧化物，但不能与溴、碘反应。

在正交相三氧化钨制备的过程中，为了研究温度对水热合成正交相三氧化钨结构的影响，可在不同温度下水热处理24h得到不同的样品，用XRD对样品的组成进行鉴定。结果显示，当反应温度为393k时，主要衍射峰很弱，产物中三氧化钨的含量高，而y-WO₃的含量低。当温度升高到413k时，产物XRD中的衍射峰都为 y-WO₃的衍射峰，而WO₃.H₂O的衍射峰都消失了。此说明，当温度为413k时的产物为y-WO₃。当温度继续上升到433k和453k时，产物 XRD中的衍射峰全部为β-WO₃的衍射峰，说明产物已全部转变为β-WO₃。但是当温度达到453以上时，衍射峰未出现，说明温度在433k下形成β- WO₃晶体在晶面的法线方向上的厚度很小，导致其衍射峰没有出现，而当温度为453k下时晶面的法线方向上的厚度较大，足够产生一定强度的衍射峰。

综上所述，随着温度升高，水热合成正交相三氧化钨的结构发生以下变化WO₃.H₂O→y-WO₃→βWO₃。

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光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。

三氧化钨（半导体材料）的光电转换过程为是光照射到半导体材料上，价带电子会吸收光子的能量，只有当价带电子吸收的光子能量足够大，大到满足电子跃迁跃迁到导带上，最终光生电子-空穴分离，驱动反应的进行。光生电子-空穴分离后，空穴在材光电转换表面的氧化位点，对有机污染物进行氧化降解，然而电子到跃迁到导带后会迁移到还原点会重新迁移到外电路而形成电流或者在还原点实现光解水制取氢气。

三氧化钨材料的光电转化过程主要分为三部分：电子吸收光能量、电子转换光能量、发生跃迁与空穴分离以及电子传输到外电路中。经过分析影响三氧化钨光电转化性能的主要因素有：光阳极制备的过程；纳米结构材料的结晶性与维度；纳米结构薄膜的形貌；光电子与空穴的复合和分离；光电子的传输及三氧化钨表面缺陷等。

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微乳液法指的是两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。微乳液是热力学稳定、透明的水滴在油中(w/o)或油滴在水中(O/W )形成的单分散体系，其微结构的粒径为5～70 nm，分为O/W 型和w/o(反相胶束)型两种，是表面活性剂分子在油/水界面形成的有序组合体。1943年，Schulman等在乳状液中滴加醇，首次制得了透明或半透明、均匀并长期稳定的微乳液。

微乳液法是指两种不相容的液体在表面活性作用一个均匀的乳液，从乳液中析出固相，这样可以使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内，从而可形成球形颗粒，避免颗粒之间进一步团聚。以下介绍的是微乳液法制备三氧化钨，制备方法如下：
1.将8ml环己烷和12ml正丁醇进行充分搅拌均匀。
2.将得到的混合溶液分为2份分为A溶液和B溶液，在A溶液中加入6ml1:1的盐酸溶液，超声乳化15min。
3.将B溶液加入3ml钨酸钠溶液，超声乳化15min。
4.在磁力搅拌下，将盐酸乳液逐滴加入钨酸钠溶液中，直至溶液呈黄色不再加深为止。
5.停止搅拌，陈化16h，除去上层液体，经过无水乙醇和蒸馏水各洗涤数次，然后离心处理，再送入烘箱100℃烘干，得到前驱物。

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随着优质钨矿资源的不断减少，高钼钨矿越来越成为钨冶金中的重要原料，故而对钨钼分离技术要求也更高。本文提出一种利用三柱串联离子交换除钼技术处理高钼的黑白钨矿物或钨细泥，以较低成本制得高纯仲钨酸铵（APT）的方法。三柱串联离子交换吸附具有较高的吸附容量，除钼效果好(除钼率＞95％)，减少树脂再生次数和钨的损失，降低辅助材料的消耗，有利于除杂。



步骤如下：
1. 将钨矿或钨细泥球磨，碱煮浸出，过滤，浓缩钨酸钠结晶；
2. 水溶、过滤钨酸钠，硫化；
控制钨酸钠溶液的WO₃在130-180g/L，pH＜12，按照S₂^- 1～8g/L加入Na₂S溶液，然后用稀H₂SO₄细调pH至7～10，加热至60-80℃并保温0.5～5小时；
3. 离子交换除钼；
采用三柱串联交换吸附和强碱性阴离子树脂，使硫化料液中WO₃的浓度控制50-150g/L；流量0.02-4.00m3/h，除钼的吸附终点为交后液的WO₃/Mo≥5000，串柱中的主柱停止进硫化液改进水；
4. 钨酸钠交后液除硫；
钨酸钠在碱性条件下鼓入空气，加热使S₂^- 生成硫单质或硫化物沉淀；
5. 离子交换除杂质，用氨水与氯化铵溶液解吸钨，制备钨酸铵溶液；
采用三柱串联交换吸附钨酸钠除去P、As、Si；
6. 蒸发结晶制得APT。

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