钨铜电极制备——爆炸粉末压实法简介

一般来说,对于钨W和铜Cu两种金属元素互不相溶且熔点相差较大所组成的复合材料被称作假合金。其主要通过粉末冶金(Powder Metallurgy,PM)的方法制备多孔钨骨架后进行铜液的浸渍与熔渗,或者是采用混合粉末压制坯料后再进行液相烧结,从而获得钨铜复合材料。但是,对于钨铜W-Cu系统来说,钨和铜两相的相互浸润性较差,钨在液相铜中也几乎不发生溶解,这就使得其难以达到预期均匀的组织结构以及高致密化的程度。

爆炸粉末压实法属于爆炸成型加工的一种,其是利用爆炸所产生的高冲击能量,即将炸药的化学能转化为机械能,对粉末进行绝热压缩,瞬间产生高温高压使粉末材料达到致密化。除此之外,爆炸加工还包括爆炸焊接、爆炸硬化、高速锻模等方面。常用的炸药有硝铵炸药、导爆索、橡胶炸药、TNT等等。该工艺与常规加工方法(冲压、液压)相比具有许多优势,如炸药爆炸是一个极为快速的过程,作用时间短(微秒)、压力大、变形速度快、具备快熔快冷性有利于保持粉末良好的自身特性。因此,其被广泛地应用于金属基复合材料、金属间化合物、纳米块体以及准晶、微晶、非晶等亚稳合金的粉末压实研究中。下图是目前国内相关学者在研究过程中较为常见的一种直接粉末爆炸压制成型装置:

钨铜电极

















实际上,直接爆炸压制成型的方法并不需要很大的设备投资,如上图所示其装置的结构也较为简单。将粉末放在有端塞的低碳钢管或铝管中(初装密度为50%),进行抽真空处理并密封,管外覆盖一层用量适当、药层厚度与密度均匀的炸药。雷管点火后,就发生以一定速度沿管壁向下的爆轰使管子和所盛粉末压实,其爆轰的速度和作用压力取决于所用炸药的类型。但是,爆炸压实成型也存在一些缺陷使其难以得到推广和实现工业化、规模化。其中最大的因素是爆炸压实成型所产生的加载速度很高,难以得到有效的管理和控制,另一方面,爆炸参数和待压粉末类型间的依存关系也尚在研究当中。

爆炸压实后将压实坯料在真空炉内900℃下退火2小时,并进行时效处理。然后采用维氏硬度仪(HV)进行试样的硬度检测,采用阿基米德法(即比较法、积分法的思想)检测烧结后制取样品的致密度,再通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观察产品的断口形貌。可以观察到断裂面的晶粒分布情况以及断裂的形式。总的来说,爆炸粉末压实是利用炸药爆炸所产生的冲击波加载技术将粉末压实,粉末在冲击波的作用下高速绝热摩擦和绝热剪切,表明产生局部高温,使粉粒表面层熔化而达到冶金粘结的目的,而粉末的压实主要是通过粉末的塑性变形和破碎实现的。

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白钨矿选矿工艺

白钨矿选矿
白钨矿选矿工艺流程以浮选为主。
白钨矿浮选一般分为硫化矿浮选、钨粗选和精选。
硫化矿浮选的原则流程与普通硫化矿浮选厂相似,只是因含铜铅锌铋以及黄铁矿的组分不同而异。
白钨矿粗选一般采用碳酸钠和水玻璃做调整剂,用脂肪酸类捕收剂浮选,也有部分选矿厂用螯合捕收剂。
白钨粗晶矿精选工艺目前主要有两类,一类为加温精选,一类为常温浮选。
当白钨矿与含钙脉石矿物分离时常用加温精选;当白钨矿与含硅脉石矿物分离时常用常温浮选。
 
江西某白钨矿选矿厂处理的原矿为细粒嵌布的矽卡岩型白钨矿、铅锌硫化矿多金属矿石。原矿破碎后进行两级正手选丢废,对钨矿进行预先富集。合格矿经磨矿后首先进行硫化矿浮选,综合回收铜、铅、锌,硫化矿浮选尾矿进入白钨矿浮选作业,粗选以731和733捕收剂,以碳酸钠和水玻璃作调整剂,采用一粗三扫一精得浮选白钨粗晶矿,在较高的浓度条件下加水玻璃长时间搅拌(约40min)后进行白钨矿常温精选,经一粗二扫五精,得到合格的白钨精矿,中矿顺序返回,其浮选流程工艺如图所示。

浮选流程工艺
 
尾矿回收白钨工艺
新型捕收剂FX,低水玻璃组合药剂,柱-机联合流程。
2010年指标:当原矿(钼尾矿)含WO3 平均为0.06%-0.1%时,尾矿品位为0.012%左右,回收率大于75%,精矿含WO3 40%。
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猴年贺岁钨镀金块

贺岁文化是与中国传统春节文化共生的一种具有民族特色的文化。对于中国这样一个有着五千年历史文化的礼仪之邦,人们会用许多种富有传统文化内涵的形式来进行贺岁。其中一种就是以发行贺岁金条的方式,这种贺岁金块多是以富有中国特色的生肖、年画以及各种具有代表中国文化元素的事物为主题雕刻而成的。2016年的春节在即,丙申年猴年金块等各式贺岁金就受到了人们的追捧在各大商场开始热卖。
 
但是昂贵的黄金价格并不是许多普通收藏爱好者所能够承受的,基于此,钨镀金块的价格比黄金便宜但其质量和美观性同黄金一致,因此而受到许多普通收藏爱好者的欢迎。猴年贺岁钨镀金块是秉承着贺岁、传统文化传扬的目的流通到市场上,它不能成为不法分子用以敛财、欺骗顾客的工具。在此提醒消费者在春节购买贺岁金时应当注意鉴别钨镀金块与黄金块的区别。
猴年贺岁钨镀金块
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钨镀金条滚镀制造工艺

滚镀是电镀镀金法中的一种,而对于钨镀金来说,电镀是其重要的一种镀金工艺。因此钨镀金条的制造工艺之一就是滚镀。一般来说利用滚镀法对钨制品进行镀金处理的话,这类的钨制品的体积都较小,稍大体积的钨制品采用的是挂镀。而像钨镀金条这种体积不大且造型较为简单的工艺品,采取滚镀的镀金工艺即可。
 
常见的滚镀方式包括振动电镀、倾斜式滚镀以及卧式滚镀,这几者的区别主要在于其所使用滚筒的形状和轴向的不同。早在20世纪40年代中后期,中国就已经出现了滚镀的镀金工艺。采取滚镀的工艺来制造钨镀金条的话就是将已经成型后的钨合金条放入布满小孔的滚筒中导通电流后钨合金条就会不断地随着滚筒的转动而翻转,这样可以使镀金液能够均匀地分布在钨合金条的表面。而这同时也意味着滚筒壁上小孔的数量、电流的大小以及钨合金条的大小会影响最终的成品。钨镀金条滚镀法制造工艺方便易操作、且无需太多的人为操作因此可以节省劳动力,在目前的电镀加工上占有非常重要的一席之地。
滚镀设备
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离子交换法测定三氧化钨含量

由于钨钼离子半径接近,钨钼的原子结构相似,化学性质接近,在矿物中经常共生,难以实现相互分离。分离方法有:沉淀法、萃取法、离子交换法等。这些分离方法是钨钼冶炼中采用的除钼方法。其中,沉淀法分离钨钼是利用钨酸在水中和盐酸中的溶解度远远小于钼酸,且随着温度的升高,钼酸溶解度增大这一性质,不能完全除钼。萃取法的操作繁琐以及时间长。

离子交换法离子交换法是利用离子交换剂中的可交换基团与溶液中各种离子间的离子交换能力的不同来进行分离的一种方法。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前,先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂,以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。离子交换法的关键在于选择合适的离子交换剂和吸附、淋洗的条件。

实验步骤
1. 称取60g柠檬酸,用水溶解,并稀释至100ml;
2. 称取0.3g硫酸铜,用水溶解,并稀释至100ml;
3. 称取200g柠檬酸,置于1000ml烧杯中,加入400ml水,待溶解完全后,加入330ml硫酸0.20g硫酸铜,用水稀释至1000ml,混匀;
4. 称取0.1500g经550℃灼烧过的三氧化钼,置于250ml烧杯中,加入适量的氢氧化钠溶液,加热至溶解完全,冷却后,用氢氧化钠溶液移入1000ml容量瓶中并稀释至刻度,混匀即可。

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比色法测定钨精矿中三氧化钨

比色法比色法(Colorimetry)是以生成有色化合物的显色反应为基础,通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。比色分析对显色反应的基本要求是:反应应具有较高的灵敏度和选择性,反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定,它和显色剂的颜色差别较大。选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件,是比色分析的关键。常用的比色法有两种:目视比色法和光电比色法,常用的目视比色法是标准系列法,即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中,先按分析步骤显色,配成颜色逐渐递变的标准色阶。试样溶液也在完全相同条件下显色,和标准色阶作比较,目视找出色泽最相近的那一份标准,由其中所含标准溶液的量,计算确定试样中待测组分的含量。

通常高含量三氧化钨的测定,多采用光电比色法,根据钨精矿情况,选择了目视比色法,并进行了酸度、硫氰酸钾、三氯化钛用量等条件试验。准确称取0.500克试样于预先熔融有2克氢氧化钠熔剂的铁坩埚中,放入马弗炉,由低温逐渐升温到85℃,加热25一30分钟,取出,放入300毫升烧杯中,加热水约100毫升,立即置于电炉上煮沸2一5分钟,取下冷却,洗出铁柑涡,溶液转入250毫升容量瓶中,稀释到刻度,干过滤,准确吸取5毫升清液于100毫升容量瓶中,稀释到刻度,摇匀。

标样分析结果表明,含三氧化钨量为0—0.7毫克/25毫升,符合比尔定律;含三氧化钨量在66—85%时,绝对误差在士0.5%以内,可以工业分析的要求;分析15个样品,可在2—3小时内完成。

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水热法制备三氧化钨光阳极

水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。

实验步骤水热制备方法
将打磨干净的钨片置于蒸馏水和乙醇溶液中分别超声清洗10min,取出晾干后在马弗炉中控制温度在450℃煅烧30min形成三氧化钨层。水热反应溶液为聚乙二醇(300)体积为10%的0.02mol/L钨酸钠溶液,该溶液用3mol/L盐酸调节pH2.0。取该溶液25ml置于聚四氟乙烯反应釜中,并将预氧化的钨片垂直放置于内,控制温度在180℃反应6h。将反应产物取出用蒸馏水浸泡10min,并重复3次以去除产物表面的残留物,然后将其晾干后在550℃煅烧180min即完成三氧化钨光阳极的制备。

结论
1.水热制备方法可以在钨表面生成高度有序的纳米条结构,在1.5V时的光电流能够达到1.8mA/cm2;
2. a曲线为经过氧化处理的钨片,对应于立方晶相的wo3在450℃的氧化过程中会在钨片表面形成氧化层;
3. b 曲线为水热反应的产物,即未煅烧的wo3,对应于正交晶系wo3;
4. c 曲线为经过煅烧的wo3,对应于单斜晶系wo3,表现出3个明显的特征峰,其中最高的峰米条是垂直的生长在基底上,高度可达到6.91微米,这以结果表明了钨基底的氧化层与聚乙二醇在水热反应中对晶体生长的优异的取向作用。

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钨合金休闲潜水用配重件(2/2)

然而一味地增加钨合金配重件来达到下潜深度是不合理的,过多的配重虽然使得人体比较容易下潜,但是钨合金配重件所产生的负浮力也会变得比较难以控制。因而,当下潜到一定深度需作停留时,必须用足够、适当的配重来保持身体的中性浮力。也就是说,在休闲潜水运动中,不能一味盲目地增加钨合金配重件,而是在教练以及专业人士的指导之下合理地使用。
 
大多数情况下自身身体体重的十分之一也就是在休闲潜水中我们需要或者可以携带的钨合金配重块的重量,过多或过少的配重都会让潜水的体验变得不如人意。因为过少的配重虽然会使人在休闲潜水时能更为轻松地在水底悠游,但无法下潜到所想要的海底深度;而过多的配重则相反,会影响游行的速度从而使得潜水变得困难,且难以保持稳定的中性浮力。 简而言之,只有合理、科学地使用钨合金配重件才能达到满意的休闲潜水体验,给自己一个难忘的海底之旅。
钨合金休闲潜水用配重
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钨合金休闲潜水用配重件(1/2)

休闲潜水运动究竟是何时在全球风靡盛行的似乎无从说起,人们对于大海的向往和对海底未知的探索活动随着科学技术的发展越来越频繁。就像导演吕克·贝松执导的电影《碧海蓝天》里的主人公一样渴望着潜入深蓝的海底,渴望与自然亲近。但由于人类身体素质的限制,我们无法在不借助潜水器材的情况下如同鱼儿一样潜入海底,自由遨游。水底的压力会对心肺造成很大的压迫并且随着深度的增加而增大。
 
当佩戴好潜水器材进入海中时,自身身体的重量,潜水器材的重量只能让人们下潜到一定的深度,若想继续下潜,便会遭受到水下压力产生的阻力。如何能够克服这种水下压力让自己自由调整下潜深度呢?答案就是配重。早期的潜水配重件多以铅来制成,但铅有毒的特性会对大海造成污染,这是人们所不愿意看到的。因而,钨合金的无毒环保特性使其很好地替代了铅成为了休闲潜水配重件的专用材料。
钨合金休闲潜水用配重
 
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从APT结晶母液中制取钨酸钠

仲钨酸铵简称为APT,主要是白色结晶,有片状或针状二种,用于制造三氧化钨或蓝色氧化钨制金属钨粉。还用作制造偏钨酸铵及其他钨化合物,用于石油化工行业作添加剂。
 
树脂对吸附的影响运用离子交换法可以从APT结晶母液中回收钨酸钠。通过该实验可得以下结论:
1. 树脂形式对吸附的影响
用CI型或OH型树脂对pH=3. 7的料液进行交换的结果如图所示。由于D354树脂系弱碱树脂,对OH的亲合势大,难于被交换下来,而Cl型树脂对酸液中钨的交换就好得多。在此之前,流出液中三氧化钨浓度在0.39/L以下。所以,交换时树脂应为Cl型。
2. 流速的影响
料液过柱流速为l、2m/h时,流出曲线的转折点相差约一倍。此现象可能与钨在酸性溶液中聚合成大离子有关,其在树脂内部的扩散速率制约了整个交换速度,因此,显示出较慢的交换速率,要求溶液流速不能过快。
3. pH的影响
随pH的降低,交换曲线的转折点的BVR数增加,即穿透点延缓。但在pH2.9时,溶液已不稳定,料液易生沉淀。因此,料液以pH~4为宜。
4. 解吸剂浓度对解吸的影响
碱性太大对弱碱树脂不利,NaOH是钨的有效解吸剂,同时,随NaOH从5%提高到10%,曲线升降更陡,最大富集度可达18。
5. 解吸速率提高的效果:与交换时的情况不同,将解吸速率从2m/h提高到4m/h ,也可收到较好的解吸效果。
 
综上所述,APT结晶母液在微酸性条件下用弱碱性大孔树脂D354吸附,可以获得相当大的交换容量,负载树脂易于用NaOH有效地解吸。解吸所得钨酸钠可以获得较大富集度,经蒸发结晶可制取商品钨酸钠。因此,此法是回收钨的一个简单可行的办法,其投资及建设规模小,流程短。
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离子交换法从APT结晶母液中回收钨酸钠

中国的钨矿资源十分丰富,储量历来居世界第一,但经过多年的开采,对钨矿资源的保护不力,导致钨资源的严重破坏和巨大浪费,而新的资源储量未能及时补充,致使可供开采的钨资源正在急剧减少,中国的钨资源已面临严峻的形势。因此,钨的回收日益受到人们的重视。
 
有专家对APT结晶母液中钨的回收进行了研究。初期用D296树脂在酸液中回收钨,用NaOH解吸并富集钨。之后,又改用D354离子交换树脂,以氨水作解吸剂,此时,树脂交换容量增加,解吸速率提高。同时,还用硫化铁将钼除去,因此,回收所得钨酸铵可用常规蒸发结晶工艺获得低钼APT,原则上放宽了矿石中钼含量的限制。
 
本文研究了母液不经除钼而用D354树脂吸附,再用NaOH解吸,所得富集了的钨酸钠溶液经蒸发结晶生产钨酸钠的最佳条件。结果表明,D354离子交换树脂容量高、易于解吸,本工艺具有工序短、投资少、易掌握、劳动条件好等优点,不失为一个简便回收钨的工艺。运用离子交换法从APT结晶母液中回收钨酸钠的方法分为以下几步:
1. 母液料液取自生产车间,三氧化钨为10.58g/L,pH=6。
2. 取溶胀后的Cl型D354树脂在边敲柱子边装的情况下装入φ15mm的玻璃交换柱中,其树脂体积为100ml。
3. 用盐酸将料液调至所需pH值后通入交换柱进行吸附。吸附完毕用蒸馏水充分洗涤。最后用NaOH溶液解吸。
4. 用NaOH将树脂转成OH型时,树脂体积有所变化,但计算流量时,树脂体积仍按100ml计算。各试剂均系C.P.级。
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