硬质合金-聚晶金刚石复合球齿

硬质合金球齿具有较高的硬度以及良好的抗冲击性能,在一些凿岩钻探等一些冲击回转作业中所用到的潜孔钻头中得到了广泛的运用。潜孔钻头依靠泥浆泵提供的冲击功,并以钻头端面的球齿对岩石进行破碎,钻孔的深度可达1000米以上,可实现深部复杂地层的破碎和钻进,因此其对于球齿的力学性能要求也更为严格,尤其是抗冲击性能。但是在一些坚硬研磨性岩层的钻探中,硬质合金球齿由于耐磨性不足容易过早发生磨损,导致失效。因此,在原有的硬质合金球齿的基体上添加镀层的方式也就应运而生。硬质合金-聚晶金刚石复合球齿就是其中的一种,其以硬质合金基体为衬底涂覆上聚晶金刚石涂层。硬质合金对聚晶金刚石起支撑作用,而聚晶金刚石具有高于硬质合金的硬度以及耐磨性,但是抗冲击性能较差,这也成为了相关研究人员的重点研究方向。

为了提高硬质合金-聚晶金刚石复合球齿的抗冲击韧性,国外的研究人员提出了功能梯度结构复合球齿,即在硬质合金基体和聚晶金刚石层之间施加一层碳化物的金刚石过渡层可以有效减小聚晶金刚石层与硬质合金衬底间的内应力;或是采用与聚晶金刚石热膨胀系数较为接近的硅或硅合金渗入到酸洗过的金刚石孔洞中,经实验表明聚晶金刚石的韧性以及抗断裂能力有了较为明显的提升。国外学者还尝试采用立方氮化硼作为硬质合金衬底与聚晶金刚石层间的过渡层,其体积比为1(立方氮化硼):4(聚晶金刚石)。立方氮化硼在高温下的热膨胀系数介于聚晶金刚石和硬质合金之间,这就有效地减小了二者间的热应力,并且这种良好的相容性也减小了热应力造成的微裂纹,极大地提高了复合球齿的抗冲击韧性。

国内的研究机构则通过减少合成聚晶金刚石的粘结剂含量,同时增大压力及增加烧结时间使得聚晶金刚石颗粒间D-D键的结合得到增加,从而提高硬质合金-聚晶金刚石复合球齿的抗冲击性。聚晶金刚石D-D键是化学键的结合,其结合强度远大于粘合剂的物理结合强度,D-D键的结合度越高则在钻探中复合球齿的抗冲击韧性越好。此外,在聚晶金刚石的烧结过程中加入镍基或钛基添加剂,其对聚晶金刚石颗粒有良好的润湿性,能在烧结过程中包覆在聚晶金刚石颗粒的周围,促使更多聚晶金刚石颗粒熔化而有利于更多D-D键的结合。美国学者设计了一种双层聚晶金刚石复合片,最外层采用较粗颗粒的聚晶金刚石,具有较高的抗冲击性;而内层采用较细颗粒的金刚石,有效地改善耐磨性。内层金刚石掺入钴Co作为烧结剂,外层粗颗粒金刚石含有少量或不含钴;烧结时,硬质合金内的金属钴通过扫越式扩展,经过内层细颗粒金刚石层到达外层粗颗粒金刚石层。由于有内层细颗粒金刚石层做衬底,在烧结时钴在外层金刚石层内均匀分布,从而避免了外层金刚石层因钴分布不均而导致的欠烧和软化。

硬质合金球齿

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仲钨酸铵制备卤钨灯钨丝用钨条2/2

卤钨灯备注:
其制备的工艺条件为:一次还原由掺杂蓝钨制备二氧化钨的温度为 530、550、580、620、650、670°C,氢气流量为 2.0〜3.0m3/h,氢气露点≤60°C,装舟量为 300〜350g,推速为25min,产出二氧化钨含氧量为12〜14%;二次还原制备中颗粒钨粉的工艺条件:温度为700、750、800、830、860、860°C,氢气流量为3. 0〜5. 0m3/h,氢气露点≤60°C,装舟量为280〜320g,推速为30min ;
5.酸洗
将细、中、粗颗粒钨粉分别用浓度为5〜6%盐酸、5〜6%氢氟酸洗涤去除过剩的掺杂剂及杂质;
6.配粉
细、中、粗颗粒酸洗钨粉按20〜25:50〜60:20〜25的重量比在混料机中混搅拌25〜30min ;
7.冷等静压成形
将2000g配好的钨粉装入直径为23士0.2mm的弹性模套内,使用冷等静压机压制成形,最高压制压力为150〜160Mpa,成形后钨坯条在氢气保护下,在1300士50°C预烧结40〜45min ;
8.高温烧结
在氢气保护下,预烧结后钨坯条在垂熔机内直接通电加热烧结,烧结制度为三段升温、二段保温,电流/时间参数为升温(0-2000A)/5min、升温 (2000-3800A)/15min、保温 3800A/15min、升温(3800-4900A)/2min、保温 4900A/20min,产出条断面结晶细小而均勻的钨条。

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仲钨酸铵制备卤钨灯钨丝用钨条1/2

卤钨灯主要应用于汽车工业、电子工业、航天航空业的照明系统。因其使用环境存在冲击和振动的特性,因此要求其核心材料——钨丝的再结晶组织能形成良好的燕尾搭接结构,长宽比大于12,即高温燃点状态下高温强度高,高温抗下垂性能及抗变形性能好。因此,从改善材料性能入手提高钨条质量,以生产满足卤钨灯用钨丝质量变得极为迫切。有文献指出一种制备高温抗下垂性能及抗变形性能好的卤钨灯用钨丝方法。

其具体步骤如下:
1. 取单斜仲钨酸铵与球形仲钨酸铵按3 :1〜1.5的比例混合作为原料;
2 预还原
将原料通过四带温区还原炉,氢气还原生成含氧量为20〜20.5%的蓝色氧化钨;
3.高钾掺杂
蓝色氧化钨湿法掺入硅酸钾、硝酸铝溶液,使钾、硅、铝吸附于蓝钨孔隙内,形成钾、硅、铝含量分别为0.18〜0.20%,0.30〜0.35%,0.010〜0.013%的掺杂蓝钨;
4.还原
a)先将掺杂蓝钨用常规还原工艺通过二次还原生成费氏粒度为2.0〜2.6um的细颗粒钨粉,备用;
b)将掺杂蓝钨直接一次还原生成费氏粒度为3.4〜4.0um的粗颗粒钨粉,备用;
c)采用六温区还原炉将掺杂蓝钨经二次还原生成费氏粒度为2. 7〜3. 3um的中颗粒钨粉,备用;

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仲钨酸铵制备纳米针紫色氧化钨

纳米针电镜图目前国际市场上附加值比较高的钨制品是纳米级、超细碳化钨粉和超细晶硬质合金。纳米针紫色氧化钨是制备纳米级钨粉和超细钨粉是一种多快好省的方法,可用原理及技术有:瑞利不稳定性原理和原位氢还原技术。另外,纳米针紫色氧化钨还是一种具有光致变色、电致变色和气致变色等多种性能的功能纳米材料,在多种敏感元件中具有广阔应用前景。本文将描述一种以仲钨酸铵(APT)为原料的工业制备方法来补充市场的不足,其原理和步骤如下。

制备原理:APT在被加热到400℃以上时,失氨和水生成WO3;持续升温到500℃以上,WO3在氢气的氛围下被还原成蓝色氧化钨WO2.9;当温度达到600℃以上时,WO2.9被还原为紫色氧化钨WO2.72。

步骤:
1.从进料端用进料装置将APT从进料口推入到被加热的炉管内,在倾斜炉管的转动作用下,逐渐从低温区向高温区移动;
2.APT加热分解生成三氧化钨WO3、氨气NH3和水蒸气H2O;
3.在炉管内使氨气NH3发生热分解,生成还原性气体氢气H2
物料在倾斜炉管的转动作用下继续向高温区移动,当物料温度持续升高到600℃时,三氧化钨WO3被氢气H2逐步还原生成紫色氧化钨WO2.72

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制备三氧化钨薄膜光电极

光电极(Optoelectrode)是一种将给光刺激与电活动记录功能集成在一起的一种电生理器件,主要配合光遗传学技术应用。最常见的做法是将绝缘金属微丝制备的电极粘接在一段光纤上,作为记录点的电极前端稍微超过光纤端面,以便记录光激活的神经活动。光电极在工作时,由光源发出的光耦合进入光纤,继而由另一端输出,照射在经过光基因(Optogenetic)转染过的细胞上,当光强和波长适当时,细胞膜上的光敏离子通道将被激活,引发细胞产生电活动,继而这种电活动的变化被光电极上的电极所记录。

三氧化钨薄膜光电极的制备,采用阴极电沉积法。电解液中组成为0.025M的钨酸钠,0.03M的双氧水(30%)和0.05M的硝酸(65%),溶剂为水:异丙醇=7:3,电沉积采用三电极体系,Pt电极为对电极,饱和的甘汞电极(SCE)为参比电极,清洗干净的氧化铟锡(ITO)导电玻璃为工作电极。

电沉积制备的过程在温室条件下进行,将含有0.025M的钨酸钠,0.03M的双氧水(30%)和0.05M的硝酸(65%)的电解液进行电沉积,所加电压为-0.6V,沉积时间为1h,得到蓝色无定型的三氧化钨薄膜,在空气中晾干后,将无定型的三氧化钨薄膜置于马弗炉中,此时升温速率约为2℃/min,在450℃的环境下退火处理3h,最后得到三氧化钨薄膜光电极。

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SEM技术分析三氧化钨纳米线

三氧化钨纳米线SEM结构方程模型(Structural Equation Modeling)是一种融合了因素分析和路径分析的多元统计技术。它的强势在于对多变量间交互关系的定量研究。在近三十年内,SEM大量的应用于社会科学及行为科学的领域里,并在近几年开始逐渐应用于市场研究中。利用SEM对三氧化钨纳米线进行分析,可更好的了解纳米线受外界因素的影响所引起的形貌的变化。可通过前驱体以及反应温度来加以分析。

纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下(纵向没有限制)的一维结构。悬置纳米线指纳米线在真空条件下末端被固定。典型的纳米线的纵横比在1000以上,因此它们通常被称为一维材料。根据组成材料的不同,纳米线可分为不同的类型,包括金属纳米线,半导体纳米线和绝缘体纳米线。

三氧化钨纳米线在制备的过程中,是以钨酸钠为前驱体,具体可分为三个步骤。首先,在其他条件一致的情况下,用1.3g的钨酸钠反应来获得直径约为200-500nm的三氧化钨纳米线,长度约在5-10μ之间。其次,我们还可以通过控制反应温度来研究其对合成的三氧化钨纳米线外貌的影响。最后,在钨酸钠反应时间为32h等条件一致的情况下,在240℃环境中反应获得的三氧化钨纳米线直径为200-500nm,长度约为5-10μm。

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制备三氧化钨纤维

三氧化钨纤维纤维(Fiber/Fibre)是指由连续或不连续的细丝组成的物质。在动植物体内,纤维在维系组织方面起到重要作用。纤维用途广泛,可织成细线、线头和麻绳,造纸或织毡时还可以织成纤维层;同时纤维也常用来制造其他物料,及与其他物料共同组成复合材料。天然纤维是自然界存在的,可以直接取得纤维,根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类;另外,还有化学纤维、人造纤维、合成纤维、无机纤维等。纤维的充填能有效地提高塑料的强度和刚度,增强塑料属刚性结构。

管状三氧化钨纳米纤维可用于制作气敏传感器,具有灵敏度高、稳定性好,可常温工作的优点,展示了该形状的三氧化钨纤维在气敏传感器领域所具有的光明应用前景。管状三氧化钨纤维可通过模板法制备而成,利用模板法具有良好的可控性,可利用其空间限制作用和模板剂的调试作用对合成材料的大小、形貌、结构和排布等进行控制。

模板法制备管状三氧化钨纤维,以钨酸为钨源,将钨酸放置容器中并往该容器中添加入双氧水和乙醇并不断搅拌,使得双氧水以及乙醇与钨酸络合制备而成三氧化钨溶胶,接着将AAO模板浸渍在三氧化钨溶胶内30min,然后用去离子水冲洗,并在空气中放置30min,最后在550℃环境中进行热处理6h,干燥可获得类似管状的三氧化钨纤维。

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仲钨酸铵制备氧化钨纳米片自组装微球

三氧化钨是一种η-型宽禁带半导体氧化物(禁带宽度约2.8eV),由于晶体内存在着原子或电子缺陷,使化合物发生化学计量偏离,其电荷载流子浓度主要决定于化学计量缺陷(如氧空位)的浓度,使其具有优异的催化和气敏性能。在半导体气体传感器领域,低维度纳米氧化钨被认为是检测氮氧化物等环境有害气体最具前景的新型半导体气敏材料,而备受关注。有研究向我们展示一种氧化钨纳米片自组装微球的制备方法,其步骤如下:

1.溶解钨盐
将仲钨酸铵(APT)置于反应容器中,加入去离子水,配成浓度为0.10〜0.80mol/L的溶液;
2.加草酸,超声波反应
将APT溶液置于100〜750W功率的超声波发生器中,在超声条件下加入草酸充分反应,其中草酸的加入量按每升APT溶液中加入0.12〜0.47mol的草酸;
3.滴加无机酸溶液,调pH值
将浓度为1.00〜4.50mol/L的无机酸溶液缓慢滴加到上述溶液中,调节PH值至0.50〜3.50,继续超声反应20〜150min,得到黄色沉淀;
4.离心、洗涤,后干燥制得产品
经离心洗涤,将得到的黄色沉淀在50〜80°C下干燥4〜20h,制得所需氧化钨纳米片自组装微球。

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废烟气脱硝催化剂中回收钨和钒

SCR脱销技术的个核心部分是催化剂,催化剂在运行过程中由于磨损、堵塞、碱金属中毒等原因会逐渐失去活性。而其中主要成分V2O5和WO3均属于金属氧化物,性质相近,且废烟气脱硝催化剂中含有T12及玻璃纤维的混合物,因此将V2O5和WO3分开非常不容易。国外处理废弃脱硝催化剂的方式都是填埋,国内对于脱硝催化剂的回收利用技术也尚处于研究和摸索阶段。有研究介绍一种从废烟气脱硝催化剂中回收W和V的方法,其步骤如下:

蜂窝型脱硝催化剂

1. 催化剂粉碎并加入浓硫酸酸解,酸解后加入水,得硫酸氧钛溶液;
2. 过滤步骤1得到的硫酸氧钛溶液,滤渣收集备用,滤液加热浓缩后水解,得水解产物;
3. 过滤水解产物,并对滤液进行沉降处理;
4. 过滤,取上层清液加入过量NH4Cl,充分反应后,过滤,得偏钒酸氨沉淀;煅烧偏钒酸氨沉淀,获得纯净的V2O5,从而回收V;
5. 往步骤2得到的滤渣中加入过量10%〜28%氨水反应,使之充分后,过滤;滤液加热至80〜100°C,(部分)氨和水蒸发后,生成仲钨酸铵晶体;干燥、煅烧仲钨酸铵晶体,得纯净的WO3,从而回收W。

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钨铜材料加工工艺——变形加工

钨铜合金材料通常采用粉末冶金(Powder Metallurgy,PM)以及熔渗法相结合的工艺制备。由于钨和铜两种金属硬度和熔点相差较大且完全不互溶,因此也被称为二相假合金。其通过钨粉或是掺入部分铜粉的混合粉特殊压制后形成内部连通孔的钨骨架,再通过熔渗铜工艺形成的钨铜合金相对密度较高,各项性能优良。现如今已经出现了超细纳米晶钨铜合金材料,其微观结构更为合理稳定,相对密度和强度也大幅度提高,但是其可塑性和延展性相对较低,无法满足在一些产品的应用中(如薄板、丝材、箔材等)的特殊要求,因此对钨铜合金材料的变形加工工艺的研究也成为了一大热点。

对于钨铜合金材料的变形加工工艺,我们可以在大体上分为两类,一类为冷变形加工,另一类则为热变形加工。从定义上讲,冷变形加工就是在再结晶温度以下的塑性变形加工。随着机械加工工业的核心技术的发展,生产中依靠冷作模制造的零件越来越多,使用的冷变形模具种类越来越多。冷体积模锻(冷镦、冷挤压、压印等);板料冲压(如拉伸、落料、切边、冲孔等);材料轧制(冷轧、轧轮成型等)。虽然冷变形模具的种类繁多,工作条件不一,性能要求也有所不同,但基础工作情况相近:即均在冷状态下使金属变形,工作时承受较大的剪切力、压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。有相关研究人员对熔渗后的不同配比的钨铜合金(W-20Cu,W-30Cu,W-40Cu)产品进行冷轧变形并在变形加工中进行中间退火处理,每一道次压缩5%-10%,最终可达到总变形量的50%。其中,在变形量<25%时,发生变形的仅仅是材料中的铜;而当变形量达到50%时,材料中的钨开始沿轧制方向伸长。还有一些国外学者将烧结后所得到的低密度的钨铜W-40Cu材料进行挤压、热锻和冷锻后得到钨铜棒材;用烧结密度仅为75%的钨铜W-40Cu板坯经过冷轧变形后可制成钨铜薄板;而用冷轧方坯,再经冷轧、冷拔还可制得直径为0.3mm的钨铜丝材。这种变形加工后的钨铜合金具有完全致密的组织、机械强度以及优良的导电导热性,可以实现在多个领域的应用以及满足不同需求的产品。

与冷变形加工工艺相反,热变形加工工艺指的就是在金属再结晶温度以上的塑性变形加工,其常见的加工方法有锻造和型材的热弯、热压以及热拉成型等。与冷加工变形工艺(由于加工过程打破了原金属内部的力平衡,从而造成了应力的释放,是原力平衡被打破而产生的变形,未达到金属材料的屈服点)不同,金属热变形加工发生了塑性变形达到了材料的屈服点。但是该工艺相比于冷加工变形,由于温度更难控制,在变形加工过程中无法完全确保钨铜合金材料的组织结构和各项性能的稳定性。

钨铜合金导电嘴

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检测不同三氧化钨对亚甲基蓝的脱色率

亚甲基蓝(methylene blue )又称作次甲基蓝,是一种吩噻嗪盐;其正电荷不稳定,外观为深绿色青铜光泽结晶(三水合物),熔点215ºC,闪点14℃,密度1g/mL。亚甲基蓝可溶于水/乙醇,不溶于醚类。亚甲基蓝在空气中较稳定,其水溶液呈碱性,有毒。亚甲基蓝广泛应用于化学指示剂、染料、生物染色剂和药物等方面。无水亚甲基蓝是金红色闪金光或闪古铜色光的粉状物,溶于水,酒精,氯仿,不溶于乙醚,其溶液为蓝色;遇浓硫酸呈黄光绿色;稀释后呈蓝色;水溶液中加入氢氧化钠溶液后呈紫色或出现暗紫色沉淀。

检测不同物相三氧化钨对亚甲基蓝的脱色率,首先向5mL 10mg/L亚甲基蓝染料溶液中分别加入0.0080g,水热法制备的正交相产物三氧化钨1g和0.0080g,沉淀法制备的单斜相产物三氧化钨2g,将该两项样品放置太阳光下照射3h后,取样分析。

检测结果显示:单斜相三氧化钨对染料的脱色率为97.41%,正交相三氧化钨对染料的脱色率为91.40,单斜相三氧化钨的催化活性较高,脱色率较高。这可能是因为正交相产物三氧化钨的带隙能为2.86eV,单斜相产物三氧化钨的带隙能为2.53eV。单斜相产物三氧化钨的带隙能小于正交相产物三氧化钨的,电子由低能价带跃迁至高能导带所需要的能量低。与正交相的三氧化钨相比,单斜相三氧化钨更容易发生电子跃迁,产生数量较多的电子-空穴对,因此其对亚甲基蓝的催化活性较高,使得脱色率也较高。

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