钨铜触头常见缺陷及消除方法

熔渗铜是粉末冶金工业领域中最常见的一种固结成型工艺,它是制备钨铜合金低熔点和高熔点金属两相假合金复合材料最为理想的成型工艺。与传统的混料烧结法相比,它能够有效消除所存在的孔隙缺陷,且无需后续加工(锻轧、复烧等)就能获得较高的致密度。因此在电触头制造领域有着较为广泛的运用。钨铜触头多用于一些高压或超高压电器、断路器、开关等领域。其制造工艺主要包括混粉、压制成型、烧结熔渗以及凝固等。每道工序所产生的缺陷都会直接影响到钨铜触头的最终性能。

其中最为常见的是铜的富集,即出现铜洼或铜池现象。产生这种现象的原因是由于在混粉时 加入了颗粒较大的诱导铜粉。该铜粉在压制时受力被压为带状,溶化后留下了带状孔隙,被铜液熔渗填充;另一个原因是由于混粉时加入了大磨球,或磨球加入过多的诱导铜粉在混合均匀前被压成薄片,而压制时又平行于压制方向造成的。

与之相对的钨的富集现象也是存在的。钨铜触头在熔渗过程中的钨骨架是具有一定强度的,由固体颗粒或晶粒的网络组成连通孔隙或孔道系统。若烧结温度过高或烧结时间过长,W颗粒烧结颈不断增大,其颗粒间的接触面积也不断增大,形成了孤立的孔隙,使得后期熔渗过程中铜液不能有效渗入,形成闭孔。这样触头在引弧过程中容易出现掉渣的现象,影响触头的使用寿命。加入适量的活化剂,调节适宜的烧结温度是最为有效的解决办法。

另外,还有一些其他常见的问题:微裂纹和气孔。其可以从平行于压制方向的剖面观察,宏观上可看到夹在钨铜材料间亮的铜线,微观上可观察到贯穿的铜带。微裂纹的产生大部分是由于压制时加压速度过快,粉料中的气体来不及逸出,泄压后所产生的弹性后效膨胀导致的。其次是由于粉料中含有的有机溶剂未完全挥发,压制成型后气体缓慢挥发导致微裂纹的产生。相应的解决方法是减缓加压速度,并给予一定的保压时间。

钨铜触头

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钨加热子在蒸发镀膜中的应用

真空蒸发镀膜在近年来发展迅速,在玻璃,塑料,陶瓷,金属等基材上,都可以进行镀膜。铝,铜,银等及其合金,都可以用作镀膜的材料。大部分真空镀铝的工艺都选用钨绞丝螺旋作为加热源(钨加热子)。主要是先将处理干净的被镀工件,装在密闭室内的架子上,按照用途的分类,目前已设计出静止的,转动的和既能公转又能自转的架子和各类镀膜机器。靠近被镀物件的地方装有能插入铝丝的钨加热子,当真空度高于5×10-4托的时候,对钨丝进行通电和加热,熔化的铝就会蒸发成铝原子,然后就会凝聚在被镀物件的表面上,从而形成一层3-5微英时的光亮且不透明的膜层。

根据统计,全国真空镀膜需要用钨热子的单位在不断的增加,并且为了节约白银的使用,我国不断推广真空镀铝制镜的新工艺。而且真空蒸发镀膜机已经在全国得到广泛的普及和运用,目前仍然处于批量生产的状态,钨热子的用量也在逐年的递增。美国,日本,瑞典,联邦德国等国也还在大量使用钨热子,所以外贸出口也处于上升趋势。其次,用优质钨热子的使用价值比劣质钨热子要大一倍多,可见提高钨热子质量的重要意义。为了降低钨的消耗量,需要从提高钨热子的质量和合理应用两方面着手。如果钨热子的的使用周次能稳定在18次左右,那么该产品就能满足客户的需求了。

蒸发镀膜和钨加热子

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钨合金电离室屏蔽件

钨合金电离室屏蔽件电离室又称为离子室,是一种利用电离辐射的电离效应对之进行测量的气体探测器。其由电位不同的电极以及电极之间的介质组成。当电离室受到射线的照射时,射线会与气体中的分子发生作用,并在介质中产生电离离子对。这些离子对在电场的作用下向周围区域自由扩散,形成电离电流。由于电离电流与辐射的强度成正比,因而可以通过测量该电流得到电离辐射的强度。电离室的分类极为复杂,按照测量剂量,可分为治疗水平电离室、诊断水平电离室、防护水平电离室、环境水平电离室;按照测量对象,可分为α电离室、β电离室、或α、β电离室、γ电离室、中子电离室、电子束电离室、布喇格峰电离室;按照电离室的形状,可分为:壳电离室、平行板电离室、通气电离室;按照测量理论,则可分为石墨空腔电离室、绝对测量自由空气电离室。

电离辐射能引起物质电离,其种类包括α射线、β射线、中子、X射线、γ射线。α射线也称“甲种射线”,指的是放射性物质所释放出来的α粒子流。尽管与β射线相比,其穿透能力较弱,但其具有很强的电离作用,能较大破坏人体体内组织;β射线的电离作用比α射线弱得多,但穿透能力较大,也能破坏人体组织;X射线和γ射线两者的穿透力极强,且均能对人体造成危害。当人体受到射线照射时,射线辐射可抑制、破坏甚至杀死人体细胞,使得人体在生理、病理和生化等方面发生不同程度的变化。电离辐射还可以引起皮肤损伤、造血障碍、生育力受损、白细胞减少、癌症、胎儿死亡、胎儿畸形等各种疾病。

在使用电离室探测电离辐射时,可以使用钨合金屏蔽件对辐射进行屏蔽,从而保护人体免受辐射损伤。据研究,材料的辐射屏蔽性与材料其密度密切相关,密度更高则射线吸收能力和屏蔽能力更好。由于与其它传统材料(如铅相比),钨合金的密度更高,因而钨合金屏蔽件的射线吸收能力和屏蔽能力更好。且钨合金屏蔽件不会释放有毒物质,既不会危害人体健康,也不会污染环境。

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三氧化钨光触媒涂料

光触媒涂料光催化反应其实就是一种光合作用的逆向过程,也就是光分解过程,是在光的作用下,将有机污染物(甲醛、乙醛等)分解为二氧化碳和水。光触媒涂料是能充分发挥有效光催化效果的产品,具有净化空气、抗菌、杀菌、防霉、消臭、防污、自净等作用。
 
三氧化钨,黄色的钨氧化物,具有较低的禁带宽度(2.4〜2.8eV),能够有效利用可见光产生光催化作用,而不仅仅依赖于紫外光。因其不良影响小,价格便宜,因而能作为光触媒很好的应用于建材等中,发挥良好的催化效果。常温空气中,氧化钨的性质比较稳定,但是市场上能够提供的产品颗粒度比较大,必须经过球磨进行分散处理。然而,经分散处理的光触媒活性会降低,无法获得高活性的涂料。
 
金属钨通过使用一定技术进行燃烧或升华,合成具有晶体结构的三氧化钨微粒,然后利用电收尘法(Electrical Dust Collection)收集,再将氧化钨微粒溶解于碱性水溶液中,得到更小的粒子,在通过添加粘合剂,制得三氧化钨光触媒涂料。另外,通过对燃烧后的微粒进行加热处理,可以得到具有高且稳定的光触媒。值得一提的是,粘合剂的量也会影响光触媒涂料的活性,当未满1%时,作为涂膜的强度不够;当超过10%的量时,会降低光触媒的活性。
 
将三氧化钨光触媒分散液均匀涂布于玻璃板或者其它地方上,使得溶剂成分充分蒸发掉,能够形成透明且膜强度优良的光催化剂膜,发挥空气净化、自净等光催化效果。
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铯钨青铜超细粉体的制备方法

三氧化钨被用于日常生活中的多种用途。它经常被用于工业X射线屏幕荧光粉及防火面料制造钨酸盐。由于其丰富的黄色元素,氧化钨也被用来作为陶瓷和油漆中的颜料。三氧化钨已受聘于生产的电致变色窗,智能窗。这些窗户是电动开关的玻璃,透光性能与外加电压的变化。这允许用户色调他们的窗口,通过热或光量的变化。另一用途是使用在高密度惰性金属炸药,使用这些设备的比较显著是在2008-2009年以色列和加沙地带的冲突。氧化钨一部分用于生产化工产品,如油漆和涂料、石油工业催化剂等;但氧化钨是一种中间产品,大量的氧化钨被用于金属钨粉和碳化钨粉,进而用于生产金属钨制品的生产,并大量应用于生产钨的合金制品,如钨铜、钨镍,钨镍铁、钨银,钨铼、钨钍等,而当代工业领域中应用最为广泛的则是以钨为基材生产的各种牌号和用途的硬质合金产品。三氧化钨在电致变色、催化、气敏性等方面具有优良的性能,其复合氧化物——钨青铜,一般指有较深的金属光泽色的金属氧化物,并且通常是金属导体或金属半导体,钨青铜通式AxWO3,然而随着阳离子的种类及摩尔数的不同(A、x值的不同),化合物的结构及颜色的深浅会有所差异。目前做的多的有钾铯钨青铜、铯钨青铜,铯钨青铜因其低电阻及优异的可见光透过率和近红外遮蔽性能,而广泛地用于制备导电薄膜,用在玻璃透明隔热涂料中作为隔热剂。
 
目前制备铯钨青铜的方法有很多,有一种铯钨青铜粉体及其制备方法,采用钨酸为钨源,加入水或醇溶剂,Cs/W摩尔比为1:(2.857~100),在180~200℃条件下反应3天。该制备方法反应周期长,效率低,不利于工业化生产。
 
一种铯钨青铜超细粉体的制备方法,包括以下步骤: (1)按照Cs/W摩尔比1:(1.5~2.8)称取铯盐、钨盐,加入螯合剂和醇试剂,在170°C条件下反应3h ; (2)将得到的混合液装入压力容弹中反应,在260~270°C条件下反应5~8h ; (3)将得到的反应物醇洗、离心,在80°C条件下真空干燥得到结晶度完整的铯钨青铜粉体。

CsxWO3
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真空镀膜用钨加热子

钨加热子真空是指低于1个大气压的气体状态。气压随着海拔的增加和减少,存在于宇宙空间中的真空称为自然真空,人为真空是指利用真空泵把真空容器里的气体抽出,使容器里的压强低于一个大气压。真空镀膜一般通过物理气相沉积和化学气相沉积两种方法进行操作。通常情况下分为蒸发镀膜,溅射镀膜和离子镀三种。真空镀膜常常用钨加热子来蒸发铝。而热子使用的周期也受很多因素的制约,比如真空的程度,电流,电压,温度,铝的量和蒸发时间等。

实践证明铝芯子的插入量对热子的使用周期长短有着决定性的作用。在确保镀膜厚度和其他条件不变的情况下,插入铝的数量应该是尽量减少的,铝的插入量越大,热子的使用寿命就会越短。因为在完成蒸发镀膜后,每次蒸发后会残留一部分铝在钨丝加热子上,然后残留的铝会和钨发生化学反应,从而导致钨丝受到腐蚀。这样一来,长久累积下来,就会大大缩短加热子的使用寿命。钨加热子在有铝残留情况下的使用寿命比那些基本无残留的铝的热子的要少三分之一。所以根据统计的数据,铝的插入量应该控制在热子重量的百分之五到百分之十是最好的。在保证镀膜质量的前提下,铝量越少,蒸发率就越高,残留物与钨丝生成的合金就越少,热子的受腐蚀的程度也就越低,因此,钨加热子的寿命也就越长。

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稀土钨电极在金卤灯中的应用

金卤灯是在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中生产电弧放电发光的放电灯,是一种接近日光色的节能新光源。金卤灯广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明,它具有发光效率高、显色性能好、寿命长等优点。

钨电极常作为电极材料应用于金卤灯中,对金卤灯的性能具有一定的影响,因此制得性能良好的钨电极有利于金卤灯的应用和延长使用寿命。早前,常应用于金卤灯中的钨电极为纯钨电极和钍钨电极,但是钍钨电极具有放射性,纯钨电极的性能不够优良,因此许多厂家开始研究不同材料的稀土钨电极。

对金卤灯的电极材料进一步研究发现,用液-固混合方法混合原料,再经过粉末冶金法制得的钨坯条,最后经过旋锻、退火、拉直等工序,可以制得性能优良的电极材料。观察制得的稀土钨电极应用于金卤灯发现,钇钨电极和铈钨电极的色温、光通量和光效较低。而钍钨电极和钨镝电极的色温、光通量和光效较高。其中,钨镧电极的显色指数最低,而钨镝的显色指数最高。在红色比中钍钨电极最低,而钨镝钇最高。对比各种不同稀土电极在金卤灯中的应用效果发现,钨镝电极和钨镝钇电极的灯光参数与钍钨电极类似。另外,钨镝和钨镝钇电极的启动、防溅性能和抗腐蚀性能达到了和钍钨电极类似的水平。

钨电极和金卤灯

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氢钨青铜应用于燃料电池阴极催化剂

提高低温型燃料电池的电极反应速度,关键在于阴极催化剂。阴极催化剂必须具有表面积大、稳定性好、活性高、不易中毒等优点。目前,大多数燃料电池的阴极催化剂主要是碳担载铂催化剂(Pt/C)或铂合金催化剂。直接甲醇燃料电池(DMFC)存在一个严重问题——"甲醇渗透",即甲醇从阳极穿过电解质膜进入到阴极,由于氧的还原和甲醇的氧化是同时进行的,并且甲醇氧化的中间产物还会使阴极催化剂中毒,严重降低了电池的库仑效率和电压效率。
 
此方法的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种对氧还原反应(ORR)有高选择性和高催化活性,并且在少量甲醇存在时,不但不影响氧的还原,甚至还能促进氧还原的直接甲醇燃料电池阴极催化剂。另一目的在于提供一种制备上述直接甲醇燃料电池阴极催化剂的方法,该制备方法操作简单,成本低且可控性强。
 
一种直接甲醇燃料电池阴极催化剂,是一种钨青铜铂基复合催化剂,其基本结构式为Pt-HxWO3(0<x≤l)。直接甲醇燃料电池阴极催化剂的制备方法,包括下述步骤:(1)将摩尔比为1:100〜1:20的氯铂酸与钨酸钠溶于酸度为0.5〜3molL的硫酸中,配成均匀的浅黄色溶胶;(2)将碳质材料置于所配制的溶胶中,在-0.2〜0.1V范围任设一电位值进行恒电位电沉积即制得所述基本结构式为Pt-HxWO3的铂基复合催化剂。此方法制备的阴极催化剂提高了催化氧还原的活性,又具有较好的稳定性,故复合催化剂Pt-HxWO3是一种良好的燃料电池阴极催化剂。此方法沉积制备催化剂工艺简单,操作方便,易于控制,室温条件下即可进行电沉积,因此催化剂的制备成本较低。

燃料电池
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三氧化钨制备二硫化钨润滑剂

二硫化钨是一种固体无机润滑材料。它的外观和理化性能与曾被誉为“润滑之王”的二硫化钙相类似。二硫化钨的物理化学性能以及其应用试验的结果表明,它不仅可以用于通常润滑条件下,而且可以用于一定的高温、低温、高负荷、高真空、有幅射线以及有腐蚀性介质等苛刻的工作环境中。它可以以粉末状态被单独使用,也可以与润滑油、润滑脂以及石墨、金属粉、塑料等物质混合制成复合材料使用。随着科学技术的发展,对润滑材料性能的要求也日益提高。为了解决某些润滑问题,二硫化钨也象其它一些新兴材料一样引起人们的注目。

尽管有许多制取二硫化钨的方法,但是有关其制取方法详尽资料还很缺少。以三氧化钨和硫化氢为原料制取高纯度二硫化钨的方法简单易行,产品质量容易保证。

三氧化钨与二硫化钨

制备方法如下:
原料:三氧化钨WO3;硫酸:20%水溶液;硫酸钠:20%水溶液。
(1)把一定量的三氧化钨装到料盘中,适当压实后,把料盘推送到管式反应器的中部,连接好导管,用石蜡或密封脂封闭各接口的缝隙,打开硫酸和硫化钠溶液贮瓶的出口阀,发生硫化氢气。
(2)硫化氢要从硫化氢发生器下游各容器的底部导入。待反应器出口的气体为非爆炸性气体(可用试管收集气体进行点火试验)时,连接上装有氢氧化钠溶液的尾气洗瓶。
(3)调整硫酸和硫化钠溶液的流量,使系统的压力维持在3.92~4.90kPa。接通电源,升温到指定温度,恒温一定时间,在通硫化氢的情况下自然降温到400℃,停止通入硫化氢。降到室温,取出样品。

在高温条件下,三氧化钨和硫化氢反应,可以制得化学组成式为WS1.98一WS2.12的质地均匀的二硫化钨。此方法简单易行,重复性好。

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雾霾治理利器——三氧化钨脱硫催化剂

柴油脱硫又有新技术啦!近日,我国科学家研发出一种新型催化剂,在现有生产工艺和设备的基础上,可在温和的操作条件下生产硫含量符合国V标准要求的清洁柴油。目前,该催化剂已在20万吨/年柴油加氢装置上工业试运行成功。据研发者介绍,这种催化剂可应用于直馏柴油、直馏柴油与催化柴油混合柴油及催化柴油的超深度脱硫处理,可满足国V,以及未来国Vl柴油的硫指标要求。

脱硫催化剂和雾霾
 
雾霾是我国十三五期间生态环境治理的重点,而机动车辆尾气排放是导致雾霾的主要原因之一。我国颁布强制实施降低燃油含硫量的法规,并将于今年年底前执行硫含量低于10mg/kg的国V柴油标准。而柴油质量升级最经济简便的方法就是开发高效的加氢脱硫催化剂,从源头上控制硫的污染源。 
 
当然,当硫含量较高的油品已经流入市场中,就需要有相应的控制手段来治理它。我们知道,目前已经开发出频燃条件下使用催化剂和非贵金属催化剂——三氧化钨SCR脱硫催化剂,它的表面具有活性,可以催化氧化,促进二氧化硫的直接反应,加速碳酸钙的溶解,促进亚硫酸钙迅速氧化成硫酸钙,强化硫酸钙的沉淀,降低液气比,减少钙硫比,减少水分的蒸发。从而最大程度净化尾气中的二氧化硫以及其它有害气体。另外,由于三氧化钨能提升催化剂抗硫化、抗毒化、抗烧结等性能,从而提升催化剂的活性,提高脱硫效率,因而广泛的使用在脱硫催化剂中。
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