钨酸铜作为乙醇气敏传感元件的应用

发明提供了钨酸铜作为乙醇气敏传感元件的应用及钨酸铜气敏传感器的制备方法;属于气敏材料与气敏传感器制备技术领域,其制备方法是将铜溶液和钨溶液按铜与钨相同摩尔比混合后反应,反应完毕后冷却,去离子水洗涤,干燥,焙烧得到CuWO4粉末;然后将CuWO4粉末与粘合剂充分混合、研磨制成浆料均匀地涂在Al2O3陶瓷管外表面,经过400℃退火2~4小时,制得气敏电极管;最后按照旁热式结构传统工艺对气敏电极管进行焊接、电老化、封装、制得CuWO4气敏传感器。发明所述的CuWO4气敏传感器,具有对乙醇灵敏度高,响应时间短,选择性好,工作温度相对较低的优点且制备工艺简单、易行,采用常规容器和设备即可,适合工业化生产的特点。

钨酸铜为浅灰色粉末,八面体构型。熔点时红热。密度(g/mL,25/4℃)7.5,常温常压下稳定,避免光,明火,高温。在15℃水中溶解度0.1g/100mL H2O。溶于氨水,微溶于醋酸,不溶于乙醇 ,在无机酸中分解。
合成方法:采用CuO和WO3高温反应合成钨酸铜。钨酸铜CuWO4具有畸变黑钨矿的结构。
应用:钨酸铜是一种η型半导体材料,广泛用做激光的基质材料、闪烁探测器、光导纤维以及光分解水的电极材料。
钨酸铜气敏传感器的制备方法:1.气敏电极管的制备 将钨酸铜粉末与粘合剂充分混合、研磨制成浆料,然后将浆料均匀地涂覆在Al2O3陶瓷管外表面,经过400°C -550°C退火2-4小时,制得气敏电极管;2.气敏电极管制备钨酸铜气敏传感器 将第一步所得气敏电极管按照旁热式结构传统工艺进行焊接、电老化、封装、制得钨酸铜气敏传感器。

钨酸铜
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钨铜触点HIP工艺

钨铜材料具有良好的导电导热性能以及优良的化学稳定性,但是其无法达到完全致密化的问题一直是阻碍其推广使用的因素之一。而这种不完全致密化会在一定程度上影响钨铜触点材料的硬度、强度、耐磨性以及耐电弧烧蚀性能。为此相关研究人员也提出了压力烧结、化学共还原法以及爆炸压实法等特殊工艺来对钨铜触点材料的致密度进行改善。但是这些工艺都存在着一定的缺陷,如运维成本较高、适用于体积较小的零部件等等。为了改善钨铜材料性能,我们结合了高压断路器所使用的钨铜触头,研究了HIP处理对于钨铜材料的影响,并对其消除孔隙、影响致密化的机理和相关影响因素进行研究。

HIP(Hot Isostatic Pressing),即热等静压工艺,其是将制品放置到密闭的容器中,向制品施 加各向同等的压力,同时施以高温,在高温高压的作用下,制品得以烧结和致密化。热等静压技术优点在于集热压和等静压的优点于一身,成形温度低,产品致密,性能优异,是高性能材料制备的必要手段;目前在美国,日本,已经欧洲都实现了产业化,在海洋,航空,航天,汽车等领域都有着较为广泛的应用。在开始HIP处理前,混料时将钨粉混入一定量的铜粉,冷等静压成型,进行低温预烧结,通过熔渗铜得到半成品。其以氩气作为传压介质,控制温度(钨铼热电偶测量)、压力、保压时间等相关参数,对HIP处理前后的钨铜触点材料的硬度、密度、抗弯强度以及电导率进行测量比较。密度采用传统阿基米德排水法;硬度采用的是洛氏硬度HRB并参照布氏硬度HB;抗弯强度按国标电触头材料基本性能试验方法进行测定;电导率则采用涡流导电测试仪进行测定。

实验结果表明,钨铜触点材料HIP的致密化机制与铸造合金的HIP处理相似,都是通过高温高压下出现的形变-闭合-扩散使得合金内部的缺陷被消除,从而实现完全致密化。因此也要求HIP所得到的熔渗材料需具有良好的封闭性,所有内部缺陷、疏松等都不能与外表面连通。若熔渗时不能保证所有缺陷都封闭在坯料内部,则HIP处理后其密度变化很小,甚至没有变化。此外,HIP处理的效果还与铜含量有关,当HIP的温度达到接近于铜熔点的温度时,其表面会出现渗出铜珠的现象。总的来说,HIP处理能够使钨铜触点接近完全致密化,极大地提升了钨铜触点材料的机械性能与物理性能,并能有效解决其分散性和可靠性的问题。

钨铜触点

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湿化学法制备钨青铜

水热合成法是湿化学法中最为重要的方法,在上世纪80年代初就被引入到了钨青铜的制备过程中。如WO3-W-LiOH按1:3:2比率在一定量的水中混合,于700℃下(一定压力)加热9h制备出紫色的晶体,经验证为a=0.740 5 nm,c=0.755 4 nm的六方结构Li0.30WO3。早期的水热合成温度比较高,而现在报道较多的则是低温水热合成。
 
Kenneth P. Reis和A. Ramanan等人通过酸化钨酸盐溶液的低温水热合成法制备出了六方结构的钨青铜。溶液中的反应在T=155℃,P=5kPa条件下进行,持续3 d左右pH值的控制十分关键。合成出产物晶胞参数为a=0.730 0 nm,c=0.771 9 nm的六面体结构LixWO3+x/2。相似的低温水热合成,即几种反应物在水溶液中直接加热、加压合成钨青铜晶体的报道还比较多。如用WO3、KOH和N2H4·H2O在360℃下反应,制备出K0.4WO3的单晶晶须;WO3、NaBH4(或KBH4)用盐酸酸化,在350℃下反应制备出了NaxWO3(或KxWO3)溶胶,且通过在600℃和850℃退火处理,得到了晶体。低温水热合成必须解决低温下还原剂强度选择的问题,才能保证把部分的W6+还原,进而生成钨青铜。选择酸化和使用有机合成上常用的强还原剂等手段。
 
湿化学法由于其合成温度相对较低,产物结晶状态比较好等优点而成为合成方法中研究的热点,但现在通过这种方法合成出来的钨青铜种类还不是很多。

钨青铜
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钨合金数码复合机防辐射屏蔽件

钨合金数码复合机防辐射屏蔽件是数码复合机的一种辐射屏蔽途径。数码复合机又叫复印机,是现代办公的终极利器。数码复合机采用数码原理,以激光打印的方式输出文件,且可以根据需要对文字、图像进行编辑操作。其主要功能是复印,除此之外还可提供打印、扫描、传真等功能。数码复合机的工作原理是通过CCD将光学系统扫描原稿所产生的光信号转换成电信号,然后通过数字图像处理电路对图像信号进行处理,并输入到激光调制器,调制后的激光束对被充电的感光鼓进行扫描,产生静电潜像,再经过显影、转印、定影等步骤,完成整个复印过程。数码复合机基本上具备扫描仪和激光打印机的功能。

钨合金数码复合机防辐射屏蔽件数码复合机是以激光打印的方式对文件进行输出。激光打印是利用激光束将数字化图形或文档快速“投影”到感光鼓,使其产生静电作用并吸引墨粉,从而达成打印目的。由于激光具有热效应、光压效应、电磁场效应和生物刺激效应,激光辐射会对眼睛造成严重损害。如果眼睛受到激光的直接照射,会造成视网膜损伤,引起视力下降,严重时可瞬间致盲。激光辐射还可能使皮肤发生难以愈合的灼伤,大破之皮肤老化、炭化等。同时,数码复合机释放的低频电磁辐射也容易导致胎儿畸形、流产、早产等。因此,应在数码复合机周边放置具有高辐射屏蔽效益的钨合金数码复合机防辐射屏蔽件,以对数码复合机工作状态时所释放的辐射进行屏蔽。

钨合金是以钨为基加入其它元素组成的合金。据研究,金属的辐射屏蔽性能随其密度的增大而增强,钨合金的密度可以达到很高,因而具备良好的辐射屏蔽能力,可以有效地吸收和屏蔽数码复合机所释放的辐射,从而避免这些辐射对办公人员造成损伤。随着数码复合机在各大办公室的普及,钨合金数码复合机防辐射屏蔽件也将作为数码复合机的辐射屏蔽件出现在各大办公室。

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钨合金放射性药品容器

钨合金放射性药品容器放射性药品是指含有放射性核素,用于机体内进行医学诊断和治疗的化合物或生物制剂。钨合金放射性药品容器就是用于存储这类特殊药品。放射性药品可分为诊断放射性药品和治疗放射性药品。诊断放射性药品主要有99mTc、201TI、67Ga、123I、75Se、51Cr、113mIn等标记的各种化合物,可通过体外γ射线探测仪器记录它们在体内的位置和变化,从而适用于显像;治疗放射性药品则有131I、32P、198Au、186Re、89Sr、90Y、153Sm、188Re、117mSn、117Lu等标记的化合物,主要是通过对患者提供病变组织的集中放射性照射,从而达到预期的治疗效果。131I目前仍是治疗甲状腺疾病最常用的放射性药品。

随着核技术在医学领域的发展,出现了核医学科,对放射性药品的需求也大大增加。放射性药品除了可用于甲状腺疾病的诊断和治疗,还可用于各种显像如胃显像、脑显像、肾上腺显像、心肌显像、肝显像、心脏和大血管血池显像,以及肾功能检查、肺功能检查、肺肿瘤鉴别诊断、胎盘定位、红细胞寿命测定、癌性胸腹水控制、真性红细胞增多症和皮肤病治疗等。由于放射性药品中含有的放射性核素能放射出α射线、β射线、γ射线等射线,而这些射线具有一定的辐射,能够对人体造成伤害。所以应使用钨合金放射性药品容器存储放射性药品,防止放射性药品通过各种途径进入人体,引起人体的内照射。

钨合金放射性药品容器用于盛装含有放射性核素的放射性药品。它具有良好的辐射屏蔽效益,能够屏蔽放射性药品产生的辐射,也能防止放射性药品进入人体引起内照射,从而保护医护人员和患者免受辐射损伤。与传统材料(如铅)相比,钨合金具有较高的密度,因此在质量相等的情况下,钨合金的体积更小,仅为铅的1/3,但辐射屏蔽性能却没有减弱。且钨合金具有环保特性,不会对环境造成污染。

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钨合金微波干燥机

钨合金微波干燥机钨合金微波干燥机是使用微波对物体进行干燥的一种新型设备。钨合金微波干燥机的工作原理是作用于分子运动。进行干燥时,微波直接作用于介质分子并转换成热能。由于微波具有吸收性,水和食物等会吸收微波而使自身发热。微波的穿透性还能使介质材料内外同时加热而不需要热传导,所以加热速度非常快,且不管物体是什么形状,由于物料内外加热均匀一致,不会出现外焦内生的状况,大大提高干燥质量。钨合金微波干燥机具有干燥迅速、干燥均匀、节能高效、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点。

钨合金微波干燥机广泛应用于食品工业、陶瓷工业、医药工业、材料化工、实验室分析等方面。如粉状、颗粒状、片状、条状、板状、小型坯件等物料的干燥;催化剂的活化再生;高水份粘稠性物料的干燥;污泥等固体废弃物的干燥、杀菌、消毒;食品、药品、医药原料的干燥、杀菌、消毒;大米、面粉的干燥、杀虫、防霉处理;茶叶的杀青、提香;高分子材料的固化;发泡材料的热处理等。微波属于电磁波,电磁辐射对人体健康是有害的。长期的电磁辐射可使人体中枢神经系统机能发生改变,出现神经衰弱症状;使身体抵抗力下降;发生血液动力学失调、血管通透性和张力降低;白血球减少、红血球的生成受到抑制;对生殖系统造成影响,使后代出现先天性缺陷。

进行微波干燥时,不可避免地会受到电磁辐射的影响,长期下来便会危害人体健康。而钨合金微波干燥机则可以避免这个问题。钨合金微波干燥机采用的是钨合金材料,钨合金材料的密度很高,因而具备很好的辐射屏蔽性能,可以高效地吸收和屏蔽辐射。因此,钨合金微波干燥机可以高程度地屏蔽微波辐射,防止微波辐射泄露,对人体造成伤害。

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工况条件对三氧化钨SCR脱硝催化剂的影响 2/2

4.高含硫工况
高含硫工况通常发生在燃用高硫份煤种时,烟气中的二氧化硫含量增加,这也就意味着被氧化的三氧化硫增加;三氧化硫会和还原剂氨反应生成大量的硫酸氢铵和硫酸铵。硫酸氢铵是一种极其粘稠的物质,粘附在SCR脱硝设备的表面而极难被清除掉;同时,如果硫酸氢铵粘附在三氧化钨SCR脱硝催化剂的表面,又会继续粘附飞灰颗粒,导致催化剂积灰堵塞。硫酸铵是一种干态的粉状物质,当生成量较多的情况下,烟气中的飞灰浓度增加,加剧了催化剂的磨损,并增加了催化剂积灰堵塞的风险。

火电厂SCR脱硝
 
5.垃圾焚烧炉、掺烧生物质燃料工况
垃圾焚烧发电和掺烧市政污泥是环境污染和能源危机的良好解决方案,但是,由此也对三氧化钨SCR脱硝催化剂的设计、运行提出了更高的要求。这是因为垃圾和污泥中的P、Na、K、CaO等的的含量是普通煤质中的数十倍,而这些元素都能引起催化剂中毒。由于代用燃料的强毒性,即使它的燃用时间很短也会造成三氧化钨SCR脱硝催化剂的巨大危害。由于至今国民的环保意识都不够强,我国普遍存在城市生活垃圾、工业垃圾、市政污泥和工业污泥不严格分类的情况,这会造成代用燃料产生的烟气及飞灰成分复杂,不能明确分辨;并且包含许多未知的催化剂毒害物,极大的限制了催化剂的化学寿命评价和经济性分析。
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工况条件对三氧化钨SCR脱硝催化剂的影响 1/2

三氧化钨SCR脱硝催化剂的性能将直接影响整个脱硝系统的效果,不同工况条件对催化剂设计的影响截然不同,故而,科学合理的选择催化剂的形式、用量及型号,成为了SCR脱硝系统设计的关键。本文具体分析五种工况条件对三氧化钨SCR脱硝催化剂产生的影响。
 
SCR脱硝催化剂
 
1.高钙工况
CaO毒害催化剂,当飞灰中的CaO含量较高或烟气中三氧化硫浓度较高时,容易产生大量的硫酸钙覆盖在催化剂颗粒表面,它们彼此粘连,进而在催化剂颗粒之间形成架桥,引起催化剂表面的屏蔽,从而降低催化剂的活性。
 
2.高飞灰工况
目前市场主流的催化剂有蜂窝式、板式和波纹板式三种型式。其中,板式在高飞灰工况中展现出更为有利的优势;而波纹板式的市场占有率相对较低,还不到5%。通常,当烟气中飞灰浓度达到50~60g/Nm3甚至更高的时候,板式催化剂由于烟气通道截面积比蜂窝式来得大,因此,选用不易积灰堵塞的板式脱硝催化剂,其运行安全性更高。但是,当飞灰浓度较低的时候,同样工程条件下,板式催化剂用量比蜂窝式多20%~40%,造成初期催化剂及其它辅助部件采购成本增加。
 
3.高温工况
三氧化钨SCR脱硝催化剂的适用温度一般为300~400°C,然而,即使在这温度范围内的高温段,想要达到基本的脱硝性能,仍需要较大的催化剂用量。催化剂的用量主要取决于脱硝系统入口NOx浓度、烟气流量、要求的脱硝效率等参数。
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钨电极材料化学成分对电弧性能的影响

钍钨电极

钨电极材料的电弧性能受本身的物理化学性能、机械力学性能、化学成分及组织结构的影响。以下主要分析钨电极的化学成分对焊接过程电弧性能的影响。
纯钨电极的电子逸出功高,不利于高电子流发射,电极的寿命和电弧性能较差,直接影响了焊接效果。为了改善纯钨电极的劣势,随着研究的深入,研制出稀土钨电极和多元稀土钨电极。根据物理学发射机制下的电流密度公式Je=AT2exp(-eφ/kT)可知,为了减小电极的eφ(即电子电量),可以在钨电极中添加低eφ值的稀土类氧化物等其他元素。不同类型的稀土钨电极具有特定的Je值,所以其电弧性能也相对稳定。

钨电极的化学成分的种类、含量、分布及其高温特性决定了电弧的引燃性及稳定性。在含量方面,以单元稀土钨电极为例,稀土氧化物含量较高,则电极的引弧性能更好。另外,稀土氧化物的分布均匀性及高温蒸发、扩散行为也在一定程度上影响电弧性能。电弧性能恶化的主要原因就是所添加稀土氧化物的蒸发、分解所引起的。不同种类的稀土钨电极在不同条件下电弧性能具有一定差异,其中二元电极优于纯钨电极,三元电极优于二元电极。

钨电极电弧放电过程中,电极的端部会出现环状伞形瘤状物,被称之为“Rim”现象。钨电极表层物质中添加稀土氧化物的含量较中心部位高得多,可使钨电极在短暂时间内利于引弧,当保护气体中混入少量的O2或焊接工艺参数调到短时过负荷状态时均可能出现“Rim”现象。该现象目前仍在研究中,有学者认为,这是由于钨和稀土氧化物的氧化、蒸发、分解、沉淀及不同熔点导致的分凝作用及成分偏析沉淀形成的,实际上就是钨电极化学成分在高温下发生变化的结果。“Rim”现象虽然对短暂的引弧有利,但是长时间会导致表层添加物浓度的减少,影响电极的引弧性能和增加消耗。

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TiC对硬质合金球齿性能的影响

碳化钛TiC具有较高的熔沸点、硬度以及良好的化学稳定性,因此在硬质合金行业中有着较为广泛的运用。为了分析TiC的加入对硬质合金球齿的影响,我们首先从密度、硬度、抗弯强度以及断裂韧性等力学性能上进行实验分析。有实验表明,随着TiC添加量的增加,硬质合金球齿的相对密度不断上升。这是由于未添加TiC的硬质合金球齿中由于原料以及工艺流程中所存在的一些问题使得其内部存在一定的孔隙缺陷,材料的相对密度较低;而TiC的加入一方面细化了硬质合金球齿材料的显微组织,另一方面细晶粒TiC颗粒均匀分布在WC颗粒间隙之间进行了有效的填充,使得合金的晶粒结构分布更为均匀且合理,从而硬质合金球齿的致密化程度上升。在硬度方面,TiC具有比WC更高的硬度,所以随着细晶粒具有弥散强化作用的TiC的加入,材料的硬度也随之上升。然而当TiC增加至一定数量后,硬质合金球齿的硬度不再因为TiC加入量的增加而升高,此时材料内部已基本致密。

在抗弯强度方面,随着TiC添加量的增加,硬质合金球齿的抗弯强度呈先下降后上升再下降。这是由于添加TiC后材料的烧结温度低于碳化温度,WC在TiC中溶解缓慢,合金组织出现不平衡状态,固溶体中的WC量降低,粘结相Co对复式碳化物的润湿性变坏。而随着TiC添加量的增加,其细化晶粒、固溶强化的作用开始显现,有利于硬质合金球齿抗弯强度的提高。而此后TiC继续加入,烧结体中出现了非正常组织的环相结构,其是由此核心部位含WC量较低的固溶体和外层中含WC量较高的固溶体所组成的,该环相结构的出现会使得抗弯强度显著下降。断裂韧性的变化与抗弯强度变化相似。

从断口形貌上看,添加TiC后的硬质合金球齿断口断面较为平整,组织更为均匀。而通过观察硬质相WC和粘结相Co断面可以发现WC晶粒趋向多样化,这也表明了合金的断裂是沿着WC晶粒与粘结相的相边界和粘结相断裂,很少穿过WC晶粒断裂,这就与细晶粒的TiC相的弥散化及固溶强化有关。另外合金断面存在较多孔隙,未添加TiC的合金表面尤为明显。这是由于一方面固相烧结时,由于刚性的WC骨架阻碍了坯块冷却时的收缩和Co凝固时所产生的收缩使其无法完全填满碳化物的界面,从而导致收缩管孔隙的形成;另一方面,成型剂的分布不均匀以及烧结时所产生的气体也是原因之一。此外,TiC的加入还会对材料的裂纹扩展路径产生一定的影响。其对WC晶界的移动会产生一定的牵制或钉扎效应,又因为二者弹性模量以及热膨胀系数的不同,烧结冷却过程中TiC颗粒和基体间产生残余应力,从而导致裂纹在前进的过程中发生了偏移,延长了裂纹扩展的路径。

硬质合金球齿

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钨合金镀金金币的正确保存方法

钨合金镀金金币,是以钨合金为原料打造而成的一种纪念币,因此也常被人们简称为钨金金币,或者钨金纪念币。它具有很高的鉴赏价值和收藏价值,且因为钨合金独有的高密度、耐腐蚀、耐磨损、无毒环保等特性,使得钨合金镀金金币比黄金金币更具有长久的保存期。钨合金镀金金币价值低于黄金金币,但是两者手感几近相似,且同等美观。钨合金镀金金币的表面除了镀黄金能够与黄金金币相似之外,还可以镀银、镀铂金、玫瑰金等等,别具美感。正是由于这种种的优点,钨合金镀金金币常被用作纪念币并被人们刻上各种不同的图案,用以传达不同的意思和感情。虽然钨合金镀金金币耐磨损、耐腐蚀,但在平时生活中也要注意它的保存方法从而延长其收藏寿命,长久地保持其美观性。钨合金镀金金币的正确保存方法可归纳为以下几点:
 
1. 避免与化学物品接触。平常生活中的沐浴露、洗发水以及女性用的化妆品都含有许多化学物质,因此应当避免将钨合金镀金金币与其共同存放,以免与钨合金镀金金币的镀金层发生化学反应,破坏它的美观性。
 
2. 避免用手直接把玩。钨合金镀金金币虽然具有很强的耐腐蚀性,但由于表面是镀金层,为避免镀金层被汗渍侵蚀造成黯淡等问题,把玩时应戴上手套或其他可以隔离的物品。
 
3. 可购买纪念币专用的圆形透明盒,既不影响观赏把玩,也可以起到保护的作用。
 
4. 长久不把玩观赏的钨合金镀金金币应将其密封保存,如若您所处的地区过于潮湿,也可在密封前放入一些干燥剂以降低湿度。但要注意的是,干燥剂不宜与钨合金镀金金币相接触。
 
5. 各枚钨合金镀金金币之间应单独存放,以免互相摩擦损坏镀金层。
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