硬质合金球齿钨粉还原工艺优化

硬质合金球齿的主要组成成分为碳化钨(WC)和钴(Co),其具有很好的硬度、强度、较高的熔点、优良的耐磨性以及化学稳定性,因此其在石油开采以及地质钻探等行业中有着广泛的应用。硬质合金球齿是通过镶嵌在钻头上,对岩层进行冲击、旋转、压碎以及剪切来实现挖掘的作用。由于大部分的钻井深度较深、挖掘长度较长,有的可能达到上千米,若球齿因磨损、断裂或者其他原因发生失效,多次更换钻头就会严重影响整体的钻井效率。因此,这也对硬质合金球齿的硬度和耐磨性提出了更高的要求。而其机械性能以及物理性能都取决于组织成分和结构,WC粉的原始性能,尤其是物理性能直接决定了硬质合金球齿的组织结构。WC粉末的质量与钨粉还原工艺是密不可分的,为了得到优质的WC粉末,我们需要结合钨粉还原工艺参数并进行优化,使硬质合金球齿的性能得到大幅度的改善。

首先,从WC粉末的制备过程入手,其基本流程是偏钨酸铵APT(Ammonium paratungstate)→氢气H2预还原→蓝色氧化钨→氢气H2还原→钨粉→加碳碳化→WC块→破碎→过筛制粒→WC粉。通过实验分析,在整个WC粉的制备过程中主要的影响因素包括温度、料层厚度以及粒度分布情况。温度的控制是影响钨粉还原的重要条件之一,良好的温度控制有利于促进还原速率,利于钨粉结晶的完成并且能有效消除钨粉晶内的组织缺陷。但是若还原温度过高会使得钨粉晶发生团聚,钨粉粒度分布变宽,使得WC粉的粒度分布也变宽。不均匀的WC粉粒度对硬质合金球齿性能会有一定的影响。

而料层的厚度也会影响钨粉粒度以及其粒度分布。理论上说,钨粉还原时增加装舟的料层厚度钨粉颗粒会变粗;而反过来减少装舟的料层厚度钨粉粒度会相对较细。但是,往往在实际的生产中,厚的装舟量会引起粉末粒度分布变宽,特别是引起双峰、多峰及尾峰。此外,粒度分布不同的WC粉所生产的硬质合金球齿的硬度也会随着粒度分布变宽而显著降低。其原因是粒度分布较宽的钨粉中会存在差异较大的粗细颗粒,这种差异在碳化的过程中会引起WC晶粒的不均匀长大,使得同一批粉末中既有粗大的单晶颗粒又有由细晶组成的多晶颗粒。当碳化温度较低时,细颗粒以碳化完全,而粗颗粒并未完成完全碳化;当碳化温度较高时,粗颗粒也发生了完全碳化,但是此时的细颗粒已经变成单晶并发生长大。生产硬质合金球齿时,使用单晶和多晶颗粒共存的WC粉,合金混合料破碎时间延长,单晶颗粒不易破碎或破碎一致性较差。压制时压制密度降低,且合金球齿在烧结时易出现晶粒的不均匀长大,严重时可能出现粗晶,是硬质合金球齿的硬度大幅降低。而采用单一的单晶或多晶颗粒均匀性较好的WC粉,混料湿磨的时间更短,颗粒易于破碎也更均匀。因此,通过优化钨粉生产工艺,如控制还原温度、碳化温度、装舟量等,生产出均匀的单晶或多晶的WC粉有利于改善硬质合金球齿的各项性能。

硬质合金球齿

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钨电极和TIG焊保护气体

钨电极具有高熔点、高沸点、高强度、小热导率和小高温挥发性等特点,因此常作为不熔化电极应用于钨极氩弧焊(TIG焊)中。纯钨电极的电子发射性能较差,通过掺杂稀土金属改良得到的稀土电极具有良好的电子发射性能,且引弧容易,使用寿命长。

在焊接时,保护气体不仅是焊接区域的保护介质,也是产生电弧的气体介质。因此保护气体的物理特性和化学特性不仅会影响到保护效果,也会对电弧的引燃、焊接过程的稳定以及焊缝的成型和质量带来一定的影响。

用于氩弧焊的保护气体主要有三种,包括氩气、氦气和混合气体。其中使用最广泛的是氩气。氩气是一种惰性气体,不会和金属发生化学反应,也不溶于金属中。另外,氩气的密度大于空气,而比热容和热导率比空气小,能较好的保护熔化的金属不受空气中的氧、氮、氢等有害元素和水分影响。这些特性都使得氩气在焊接过程中表现出良好性能,不仅能起好保护作用,同时能够稳定起弧。

氦气也属于惰性气体,它的冷却效果好,因此电弧能量密度大,弧柱细小而集中,同时焊缝具有良好的熔透率。但是氦气的电离电位高、热导率大,因此在焊接时引弧较为困难,能量损耗较大。一般情况下,多用于核反应堆的冷却棒。大厚度铝合金的焊接。

混合气体是两种惰性气体按一定比例的混合,其中主要包括氩气-氢气混合气体和氩气-氦气混合气体两种。在焊接过程中,混合气体有利于提高电弧热功率,增加焊缝的熔透性,提高生产效率。

TIG焊和钨电极

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三氧化钨SCR脱硝催化剂的重要指标——壁厚

一般SCR脱硝催化剂的运行时间是16000~24000小时,故而在其投入应用之后需要进行定期更换。催化剂的设计是一个复杂的过程,需要综合考虑多个因素,既要考虑烟气成分,又要考虑锅炉类型、SCR不知方式和所需性能等,所以,只有充分了解这些因素对系统和催化剂性能的所产生的影响,设计出的催化剂才会合理。

催化剂壁厚与节距的关系
 
催化剂的内壁厚度尺寸是影响性能的一个重要指标,其大小直接影响到初始的投资、SCR反应器的烟气阻力、反应停留时间;同时,催化剂的机械寿命等也跟壁厚相关,故而,在设计三氧化钨SCR脱硝催化剂的时候需做综合考虑。目前,最普遍使用的SCR脱硝催化剂是以二氧化钛为载体,五氧化二钒、三氧化钨为主要活性物质,其主要结构有蜂窝式、波纹板式、平板式。不论何种形式的催化剂,其节距(P)于烟气的流通孔径(d)、板间距(d)和催化剂内壁厚度(t)之间关系为P=d+t。
 
挤压工艺在技术上可以生产出适用于燃煤机组内壁厚度为0.6mm~1.1mm的蜂窝式催化剂,甚至可以达到更宽的范围。内壁厚度更小的催化剂,如0.60~0.70mm,在单位面积下比表面积更大,要达到相同性能所需的催化剂体积就会更小,以此能节省15~25%的成本。然而,这种催化剂的耐冲刷磨损性较差,再生更易损坏。因而,综合考虑磨损、机械寿命等因素,最佳的三氧化钨SCR脱硝催化剂的最佳内壁为0.9~1.1mm。
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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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2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

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龙年首周钨价开门红。

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