钡钨电极是一种高强度气体放电灯电极材料。它是爲了改变纯钨电极低发射电子能力，增加电子发生和电子电流密度，改善气体放电灯起辉速度，降低电极工作温度而制备而成的。它具有高的电子发射能力，低的逸出功，高的电子发射电子电流密度，良好的气体放电灯起辉速度，低的电极工作温度等优良特性。另外，该电极还是一种无放射性毒害，且具有抗中毒能力的电极。

由于钡钨电极具有以上优良特性常被应用于光电子産品、航标标识、目标跟踪、舞台及舞厅效果显示、影视放映摄录、激光汞浦、医疗定位治疗光源及军事武器等领域。例如，因其具有低的逸出功（φ=1.6 ev），电流密度大（10A/cm2），啓动性能优良，能量输出大等特点，被广泛应用于HID灯中。另外，钡钨电极具有低的逸出功能，所以常被制成电真空及激光器件，其中电光源産品的电子发射性能可达到从低到高的重复频率（1~40次/秒）。使用钡钨电极制备而成的频闪灯，其啓动性能得到明显的提高，可以在低于市供电压（220V）的10%时正常使用。另外，由于该电极发生电流密度大，使得频闪灯的亮度增加15%左右。同时，钡钨电极制备的高频频闪灯的使用寿命长，可达500万次以上，且在使用中不会出现漏闪、连闪。

钡钨电极的形状可以根据用户的要求制作，其发射面可以制备形成端面圆弧型，圆锥形，平面等多种形状。

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钨铜粉末本身的性能将会直接影响到钨铜制品的最终使用性能，因此对钨铜粉末原料的测试就显得至关重要。目前来说，激光粒度分析、透射电镜分析以及热性能分析是主要的几种检测手段，接下来我们将从理论及工作原理两个方面对这几种性能检测方法进行简单的介绍和分析。

首先是激光粒度分析。其主要使用到的仪器就是激光粒度仪，它是通过颗粒的衍射或散射光的空间分布（即散射谱）来对颗粒的大小进行分析。该方法结合了夫琅禾费以及米氏散射理论，当一束波长为λ的激光照射在一定粒度的球形小颗粒上时，光束遭遇到阻挡，会发生衍射和散射两种现象。一般来说，当颗粒粒径小于10λ时，以散射现象为主，而当粒径大于或等于10λ时，以衍射现象为主。目前使用较为广泛的激光粒度分析仪通常以500-700nm波长的激光作为光源，对于粒径在5μm以上的颗粒分析结果相对比较准确。而对于粒径小于5μm的颗粒则通过数学上的米氏理论进行修正，这也就对亚微米或纳米级的颗粒的测量上有了一定的误差。此外，激光粒度分析的理论模型是建立在球形颗粒且单分散条件上的，因而对于颗粒的形状以及粒径的分布都会对粒度分析的最终结果产生较大的影响。颗粒形状越不规则、粒径分布越宽，所得出的误差也就越大。对于钨铜复合粉末来说，用水作为分散剂，加入无水乙醇进行研磨，经过30分钟的超声波清洗后分散在蒸馏水中进行粒度分析。

接下来介绍的是透射电子显微镜分析。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）是一种高倍高分辨率的显微镜，相比于一般的光学显微镜，其以电磁场作为透镜，被广泛运用于超细颗粒、团聚体以及纳米级材料的观察与分析。另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机（ultra-microtome）制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍。对于钨铜粉末来说，若样品厚度大于100nm则需要进行研磨并将粉末样品溶解在无水乙醇中，在进行超声波清洗后将分散好的悬浮液滴滴在带有碳膜的电镜铜网上，干燥后进行粉末形貌的观察。

最后是热性能分析，其指的是通过加热和冷却过程中物质所发生的吸热或放热反应以及质量的变化，物质组分进行分析鉴定。其中包括差示扫描量热分析仪（Differential Scanning Calorimetry，DSC），是测量材料内部与热转变相关的温度和热流的关系。DSC曲线上的熔融峰的形状可以反映出粒径分布，熔融焓可得出结晶度的信息。而热重损失分析（Themogravimentric Analysis，TGA）记录的是试样的质量变化和温度时间关系，通过TGA的分析可测量注射成型坯料在不同温度下的重量损失情况，并以此确定热脱脂的升温速率。

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随着经济的高速发展，硬质合金在各行业中的使用越来越广泛，从而带来钨材料的巨大需求和消耗。而硬质合金的金属构成元素几乎都是稀有元素，且金属钨占很大比例。硬质合金消耗越多，意味着使用掉的稀有金属业就越多，从而导致稀有金属的矿储存量越来越少、开采也越来越困难，在这样的情况下，从废旧硬质合金中提取金属钨和其他稀有金属就显得异常重要。

废旧硬质合金再利用步骤：
1.硬质合金的熔化
将废旧硬质合金倒入熔炉中，加入碳酸氢钠或碳酸钠加热至800~1200℃熔化，制得硬质合金混合物；
2.制取钨酸钠溶液
将熔化的硬质合金混合物倒入水中，生成含有钨酸钠的反应液和沉淀物，过滤、分离，得到钨酸钠溶液和固体物质；
3.制备仲钨酸铵
钨酸钠溶液，经萃取和加入氨水反萃生成钨酸铵溶液，将该溶液加热蒸发使得钨酸铵结晶析出；
进一步的，将APT烘干、煅烧形成氧化钨，再在氢气氛围中还原成金属钨粉；
4.固体物质提取钴、镍等金属
1）将固体物质加入到浓度为10--30％的盐酸溶液中进行反应，过滤、分离液态物和沉淀物；
2）取液态物，去除杂质铁后，经萃取工序将含钴液体和含镍液体分离；
3）分别往含钴液体和含镍液体加入草酸铵溶液，反应完毕，沉淀、过滤、蒸发、烘干，获得草酸钴和草酸镍的固态物，还原，获得钴粉和镍粉；
4）取沉淀，进行第二次煅烧熔融，溶解于水中，再萃取获得金属钽和金属铌。

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钴是具有光泽的钢灰色金属，含有一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能，故金属钴常被用于制取合金。硬质合金表层钴含量影响其使用性能，具体表现为：
1.最外层钴相含量低于合金的名义钴含量，则硬质合金具有很高的硬度和耐磨损性能；
2.中间层钴相含量高于合金的名义钴含量，硬质合金具有很好的硬度和耐磨损性能。



文章提出一种以仲钨酸铵为原料制备表层钴含量呈梯度变化的硬质合金的方法，其制得的硬质合金的芯部保持正常组织，力学性能和使用寿命均得到提高。其步骤如下：
1.制备糊状仲钨酸铵
将仲钨酸铵溶解在浓度为2%〜4%的聚乙烯醇溶液中得到糊状仲钨酸铵，仲钨酸铵的加入量为聚乙烯醇溶液质量6〜8倍；
2.硬质合金表面渗钨
将硬质合金包裹在糊状仲钨酸铵中，在氢气气氛中加热至800〜900°C，保温20〜40分钟后继续加热至1400〜1460°C，保温1〜2小时后，出炉置于氢气气氛中冷却；
3.固体渗碳
采用碳源为炭黑，在1420〜1450°C的温度下反应0.5〜2小时
4.脱碳相的生成
仲钨酸铵在氢气气氛中加热至约900°C时，即可部分还原成活性较大的W金属和氧化钨，在1400〜1460°C恒温一段时间，可以将活性W 原子渗入硬质合金中，使得表面区域的液相Co中的W原子浓度增大，从而反应生成脱碳相。

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硬质合金—聚晶金刚石复合球齿是以硬质合金为基体，并在硬质合金球齿基体上进行打孔镶焊上聚晶金刚石。这样一来就使得该种复合球齿不仅具有硬质合金良好的硬度和抗冲击性，而且原本耐磨性的短板也被聚晶金刚石所弥补。从理论上分析，硬质合金—聚晶金刚石复合球齿能够良好地适应潜孔钻头对抗冲击能力的要求。相关研究人员设计了室内抗冲击试验，其采用经计算所得出的潜孔钻头球齿在现场施工状态下所承受的冲击功对花岗岩进行冲击，该冲击试验在最大程度上模拟了硬质合金—聚晶金刚石复合球齿作为潜孔钻头球齿的实际工作环境。

试验使用硬质合金—聚晶金刚石复合球齿参照φ115潜孔钻头直径为φ16mm的边齿，通过对比镶焊不同数量的聚晶金刚石（1-4）的复合球齿分别以30J、50J、70J为冲击功进行冲击，冲击的次数为100次。若硬质合金—聚晶金刚石复合球齿在该冲击功所冲击的100次内未发生破裂，则认为该冲击功在硬质合金—聚晶金刚石复合球齿抗冲击性的安全值之内。此后再结合不同类型潜孔钻头对球齿抗冲击性的要求，就能够较为严谨地得出硬质合金—聚晶金刚石复合球齿能否满足相应潜孔钻头对球齿抗冲击能力的要求。该实验的另一个目的就是通过实验数据表明聚晶金刚石的个数对硬质合金—聚晶金刚石复合球齿抗冲击性能的影响，通过在硬质合金基体上打上较多的孔，镶焊一定数量的聚晶金刚石能够有效提高硬质合金球齿的耐磨性。镶焊1-4颗聚晶金刚石的硬质合金—聚晶金刚石复合球齿的示意图如下：

从图中我们可以较清晰地看出聚晶金刚石对称分布在硬质合金球齿齿尖四周，一般来说尖部所承受的冲击应力最高，因此硬质合金基体尖部通常不镶焊聚晶金刚石很大程度上就是为了避免聚晶金刚石受到较强的冲击力作用而发生破损。实验结果表明镶焊1颗聚晶金刚石的硬质合金—聚晶金刚石复合球齿在30J-70J的冲击作用下并未发生破裂，即在抗冲击性的安全值之内。而对于直径φ16mm的高风压潜孔钻头在现场作业中承受的冲击功的大致范围也落在这一范围内，因此可以认为镶焊1颗聚晶金刚石硬质合金—聚晶金刚石复合球齿能够符合潜孔钻头的使用要求。而当硬质合金基体打孔超过3个时，其抗冲击性能明显受到了削弱，在冲击功大于50J时开始发生破损。所以，对于硬质合金—聚晶金刚石复合球齿来说，并不是聚晶金刚石的个数越多越好，其效果呈正态分布有一个最佳的匹配范围，从实验结果上看1-3颗最佳，超过了3颗球齿的抗冲击能力开始下降，无法达到潜孔钻头的抗冲击能力要求。

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钽，是一种不活泼金属元素，与铌共生，主要存在于钽铁矿中，硬度适中且富有延展性，膨胀系数很小。由于钽表面会生成稳定的五氧化二钽（Ta₂O₅）保护膜，阻断反应的继续，使得钽具有非常好的抗腐蚀性。

含钽硬质合金是以碳化钨为基本的复合碳化物和钛钴共同组成的合金，其成分较为复杂，钨的回收由于本身量大，一般很容易以仲钨酸铵的形式回收；然而，钽铌的含量较低，故而一般仅作为富集物回收，为此开发了各种回收工艺。锌处理法、硝酸钠熔融富集法是其中两种较为常见的方法，其步骤见以下分解。

锌处理法
1.将烧结的碳化物先在800℃下用液态锌进行分解处理，使碳化物粒子与金属钛钴间的结合键断裂；
2.以上得到的分解物进行真空蒸馏，把锌分离处理，并循环使用；
3.脱锌后的产物经细磨并氧化，随后进行碱处理和水浸等，使得钨以NaWO₃形式进入浸出液，从而制取仲钨酸铵以回收钨；
4.步骤3得到的脱钨渣用硫酸浸出钴和钛，得到的浸出渣即为钽铌富集物，而后进一步分离和回收钴和钛。

硝酸钠熔融富集法
1.将硬质合金废料和硝酸钠一起在700～800℃下进行熔融处理，使硬质合金碳化物发生分解和氧化；
2.熔融物加入水浸出钨，从而制得仲钨酸铵以回收钨；
3.过滤，分离含钨溶液和滤渣，再加入盐酸浸出钴，从而回收钴；
4.钽和铌最后富集在盐酸浸出渣中，然后进一步回收钽和铌。

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偏钨酸是钨酸众多种类中的一种，是一种聚钨酸，是多种钨酸中结构已经确定的唯一化合物，为无色晶体，在水中溶解度很大，由偏钨酸的盐转化而得。由于偏钨酸本身极其不稳定，容易降解，故而，在制备上存在这较大的困难。传统方法使用钨酸钠制备偏钨酸晶体，存在着工艺复杂，生产成本高，生产能力低，产品质量差和环境污染大等缺陷。现今提倡环境和谐、节约成本、简化程序，所以，研发一种工艺较简单，成本低、环境污染小，且有利于工业化生产的偏钨酸制备方法非常有必要。

有研究指出可以使用仲钨酸铵（APT）为原料，制备偏钨酸。其技术方案表现为以下：
1.取适量仲钨酸铵粉末加热到270℃～350℃，使之离解生成偏钨酸铵，离解时间为30-60分钟；
2.往步骤1得到的偏钨酸铵粉末中加入去离子水，进行浸出，并搅拌，得到乳浊液；
3.过滤，去掉不溶物，将滤液置于60～90℃的水浴环境中陈化4～24小时；
4.再次过滤，在进行阳离子树脂交换，最终获得了偏钨酸溶液。

从以上步骤可以看出，使用此法以仲钨酸铵为原料制备偏钨酸，工艺简单易行，便于控制，而且成本很低；另外，由于反应过程中未添加任何含杂质元素的化合物，保证所得到的偏钨酸溶液具有很高的纯度，产品质量好；最后，生产过程中不使用乙醚等挥发性有机物质，对环境影响极小，故适于工业化大规模生产。

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光催化是今年来发展的新领域，目前有许多的半导体材料被当做光催化剂，用于水分解。WO₃中的钨离子由于存在氧缺位而出现部分的W₆⁺还原成为W₅⁺离子，氧缺位影响三氧化钨晶型和能级结构，从而影响了光催化性能。非化学计量WO_3-X表现n型半导体行为，禁带宽度为2.4~2.8ev，这也使得它的光催化性能由于其他的半导体材料。

在波长大于330nm紫外光辐射下，Fe₂⁺/Fe₃⁺电解质体系中，WO₃粉体催化光解水产氧气速率为1220umol/g/h。420nm可见光辐射下，产氧速率也达到了320umol/g/h。当WO₃中的钨离子由于存在氧缺位而出现部分的W₆⁺还原成为W5⁺离子时，发生了电致变色效应，材料的颜色相应地由浅黄色变为浅绿色。通过外部离子和电子对WO₃材料的可逆注入，使得W₆⁺离子和W₅⁺离子相互转换，在这方面的应用有材料的着色和消色。

三氧化钨的分子式为WO₃，分子量为231.85。WO₃的分子式相当的简单，但是它的物理性质却十分复杂。满足化学计量比且无任何杂质的三氧化钨应该是无色透明的绝缘体，但是通常WO₃中的氧的含量并不满足严格的化学计量比，因为在制备中难以控制氧含量，加之其他的复杂因素，所以WO_3-X的型式来表示。1959年，Sawada和Danielson报道了WO₃单晶上进行的电阻率测量的电阻率结果p=1.7×10-1Ω·cm。1983年Sahle 和Nygren报道了WO_3-X（0≤y≤0.28）系列单晶的电导率测量。

随着对三氧化钨的电学性质的研究，我们可以发现，对于WO_3-X单晶，其电学性能随其结构和含氧量的变化可以分别呈现金属或者半导体。铁电行为是WO₃材料的一个极为重要的电学性质。WO₃晶体是一种铁电材料，其铁电温度是Tc=-40℃。

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三氧化钨在纳米三氧化钨经过水热法以及煅烧处理后得到，其特点是无数条高次对称轴，且二次对称轴和对称面均不多于一个。晶相三氧化钨具有很强的非均质性，它有3个主折射率。

以Na₂WO₄·2H₂O为原料，DL-苹果酸为辅助剂，在这个前提下，可以合成包含三维球状形貌的前驱体（WO_3·xH₂O）。我们发现苹果酸的加入剂量对WO_3·xH₂O的形貌和结晶相产生了很大影响。由此可以见，气敏测试表明三个样品的最佳工作温度为250℃，并且方状晶相三氧化钨表现出最高的灵敏度，主要归因于其独特新颖的三维多孔构造。在300℃最佳工作温度下材料的最低检测浓度可以达到0.1ppm，材料最佳煅烧温度确定为500℃，其中WO₃^-样品对5ppm丙酮气体的灵敏度达到了7.9；在相对湿度95%条件下，对5ppm的丙酮电阻灵敏度仍有5.72。

在测试不同气体（例如丙酮、甲醇、乙醇、氨气等）的气敏度通过不同工作条件下，晶相三氧化钨对气体表现出了很高的选择性和灵敏度。以Na₂WO₄·2H₂O为原料，分别采用Na₂C₂O₄、Na₂SO₄和H₂C₂O₄为辅助剂，在24小时180℃的水热条件下制取了六方相一维纳米WO₃。结合实验结果，我们发现溶液中Na⁺、SO₄^-、C₂O₂^-、HC₂O₄^-离子以及H₂C₂O₄对纳米WO₃晶体在形核和长大过程中所起的作用，结果表明三种不同的辅助剂对产物的晶系无影响。随后的气敏测试表明，Na₂C₂O₄辅助合成的WO₃纳米棒在320℃对一定浓度的乙醇表现出最高的灵敏度，主要归因于其很高的分散度和结晶度。

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制备工艺
当确定制备样品后，在不同烧结温度下制备出多个组分配比的样品，接着用伏安曲线，阻抗谱和介电谱来测量不同组样品。根据伏安曲线测量数据计算出主要样品的非线性系数，可得微米三氧化钨聚乙烯非线性系数比纳米三氧化钨复合样品好。在复合样品中，三氧化钨颗粒含量高的样品非线性系数较高，并且250℃烧结的样品的非线性系数高于其他温度烧结的样品，最高可达98%。当有机物含量高于80%时，样品变成绝缘体，制备出来的聚乙烯三氧化钨材料更具有稳定性。

样品分析
本实验仿照常用压敏电阻的研究方法，计算了势垒，并且比较了势垒与非线性系数变化趋势，对典型的样品做了微观形貌和六相结构分析，并将非线性较好的与非线性不好的样品以及微米颗粒功能体的与纳米颗粒功能体的复合样品做了分析对比，结果表明势垒变化趋势与非线性系数一致。

微观形貌和电学性能的测试结果表明，聚乙烯三氧化钨材料样品的非线性与外加电场导致的高电阻晶相向低电阻晶相的转变有着密切关系。非线性较好的一组典型样品在加偏压与未加偏压下的两组阻抗谱表明了晶界电阻并没有发生明显的变化，而且三氧化钨高聚乙烯复合样品非线性系数比较高，电阻较低是因为其相结构以低电阻的单斜相为主。

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