涂层硬质合金工艺

涂层硬质合金在原有的化学气相沉积法(CVD)以及物理气相沉积法(PVD)的基础上加以改进,发展出了一些新的涂层技术。

3.中温化学气相沉积(MTCVD)

中温化学气相沉积(Medium Temperature Chemical Vapor Deposition, MTCVD)是在原本CVD的基础之上改进发展出的一种新技术。其基本原理是以含碳(C)-氮(N)原子团的有机化合物如甲基亚胺、三甲基氨等作为主要反应的原料气体,与氢气H2、氮气N2、四氯化钛TiCl4等气体在700-900℃下产生分解与化合反应,生成相应的Ti(C,N)等不同涂层。该方法最大的优势在于其能有效遏制脆性η相的生成,从而在一定程度上提高涂层的耐磨性、强度以及抗热震性等综合性能。但是其缺陷在于涂层内部的应力状态与PVD法相反为拉应力,这也就使得微裂纹产生的可能性大大增大。

4.溶胶-凝胶法(Sol-Gel)

溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在涂层硬质合金的制备中也被称为α-Al2O3法。其是以异丙醇铝C9H21AlO4为前驱物(前驱物又被称作母体物或先质,英文为precursor,在大气化学反应中前驱物往往是反应物,其生成物为二次污染物),采用溶胶-凝胶法在硬质合金刀具基体表面上制得结构完整且致密的α-Al2O3涂层。涂层和界面无明显物理缺陷,也未生成弱化相,其中硬质合金中的部分钴Co元素也扩散到涂层当中,进一步提高了基体与涂层之间的粘结强度。有实验数据表明,用溶胶-凝胶法制得的涂层硬质合金刀具的耐磨损性和使用寿命相比未涂层刀具提高了近一倍。

涂层硬质合金

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水热合成法制备焦绿石型三氧化钨

焦绿石型三氧化钨(WO3•0.5H2O)以扭曲的WO6八面体为结构基元、通过W-O刚性骨架的角顶构筑形成具有圆环孔道的层状结构,由于其具有分子筛的网状结构和介稳性,在材料科学领域拥有广泛的应用前景,同时在钨冶炼领域,能够作为制备氧化钨的中间体,有希望减少钨工艺流程,实现碱液循环。目前,通过利用水热法制备焦绿石型氧化钨已经能够保证一定的反应率,但是含钨酸钠的水热体系结构比较复杂,限制了该法的推广应用。因此,如何强化和优化水热反应过程,制备出比较符合工业要求的焦绿石型氧化钨产品,对于实现工业化生产具有重要的意义。

研究结果表明:
水热合成法制备焦绿石型三氧化钨(1)单独利用三氧化钨为添加剂能够稳定水热体系的pH,并且制得焦绿石型氧化钨产品,其反应率能达到80%以上。而以草酸、CO2预处理钨酸钠溶液后,则利于改变反应速率,将反应时间由原来的24h以上缩短至8h以内。
(2)进一步证明了碱性体系下也能够制得焦绿石型三氧化钨产品,所需要pH范围拓展至3.5~8.9之间。
(3)经XRD、SEM等检测手段分析,所制得的产品均具有良好的立方体结构,颗粒的粒径平均尺寸都在1μm左右。
(4)以三氧化钨为添加物的产品具有较好的分散性,但是,产品中容易夹带Na元素,用少量稀盐酸进行洗涤能基本去除Na元素。
(5)采用红外检测初步认为W2O72-是制备焦绿石型氧化钨的生长基元,探讨了钨酸钠溶液在水热反应过程中以及酸化过程中多组分平衡情况,对水热反应机理提出了合理的假设。

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制备三氧化钨介孔材料

介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大比表面积和三维孔道结构的新型材料。它具有其它多孔材料所不具有的优异特性:具有高度有序的孔道结构;孔径单一分布,且孔径尺寸可在较宽范围变化;介孔形状多样,孔壁组成和性质可调控;通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性。 它的诱人之处还在于其在催化,吸附,分离及光,电,磁等许多领域的潜在应用价值。按照化学组成分类,介孔材料一般可分为硅系和非硅系两大类

三氧化钨介孔材料的制备方法
六方相三氧化钨结构图1. 水热法
主要以长链有机物为模板,六氯化钨为钨源,在乙醇中凝胶化后通过煅烧或者溶剂萃取除去有机模板剂来制备氧化钨介孔材料,但高温煅烧时氧化钨介孔极易坍塌,而利用萃取除去有机模板时,需多次萃取却难以除尽。以无水乙醇作为反应介质,以非离子表面活性剂p123作为模板,乙醇作为反应物,采用溶胶凝胶法,在400℃煅烧5h后准备出介孔三氧化钨,孔径为125m/g 空隙率48%。
2. 硬板模板法
用介孔二氧化硅为模板,使氧化钨在其介孔中高温结晶后用HF除去模板,此类方法在除去模板时条件比较温和,而且模板除去彻底,而且由于二氧化硅作为骨架支撑,制备三氧化钨介孔材料结构较好。采用模板法,利用二氧化硅介孔材料为模板剂,利用磷钨酸为钨源,以模板法制备了的氧化钨介孔材料。
 

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三氧化钨介孔材料的应用

在催化剂领域的应用
介孔分子筛具有较高的比表面积和规则有序的孔结构,是催化剂的优良载体,固体杂多酸是一种新型的催化材料,具有超强酸的性质,它不但对环境友好,而且有温高活性的优点。在实际应用中,可将其负载于适合的载体上,介孔材料的孔道直径较大,有利于多酸阴离子进入而达到充分分散的作用。将三氧化钨(WO3)负载在氧化铌(Nb2O5)与氧化铝(Al2O3)上,可得三氧化钨在氧化铌有更好的分散性,更容易被还原,三氧化钨与氧化铌能形成固溶体。与WO3/Al2O3催化剂相比,WO3/ Nb2O5对乙醇氧化成乙醛和乙酸等反应有更高的活性。

三氧化钨介孔材料催化剂在吸附领域的应用
介孔材料在分离和吸附领域有着独特的应用,它对氮气,挥发性烃和重金属离子有着较高的吸附能力,无需特殊的吸附剂活化装置就可以回收各种挥发性有机污染物和铅Pb,镉cd等重金属离子。合成的六方介孔材料。用于吸收核废液中元素,达到较好的效果。

目前对于三氧化钨介孔材料的研究存在较大的困难,主要由于其复杂的价态制备过程中有很多值得研究与急需解决的问题。非硅基介孔材料从合成技术,合成机理到实际应用方面仍然存在诸如合成技术不成熟(往往在脱除模板剂的过程中会造成孔坍塌等状况)、不绿色、重复性、合成机理不够明确、实际应用工艺不成熟、应用领域有进一步待拓展。
 

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钨螺旋线镀金工艺

螺旋线型行波管广泛应用于航空航天、卫星通讯、雷达和电子对抗系统等领域,在现代军事电子装备中具有不可替代的作用。难熔金属钨由于具有高强度,高硬度,常作为螺旋线的首选材料,但钨的电导率和热导率均较低。随着行波管功率量级和工作频率的不断提高,特别是进入毫米波频段,钨螺旋线的高频损耗增大,严重影响行波管的输出功率和工作稳定性。为了降低钨螺旋线的高频损耗,一般采用对钨螺旋线内外表面镀覆低损耗薄膜材料的方法,如镀金薄膜。
 
镀金方法
 
钨螺旋线镀金物理方法以磁控溅射、离子束溅射技术为主。
 
由于螺旋线尺寸较小,采用这2种技术镀金时易产生电磁屏蔽效应,难以保证螺旋线内外表面薄膜厚度的均匀性,而薄膜厚度均匀性是影响行波管输出功率的一个重要因素。此外,这2种技术在镀金过程中,均用到块体纯金靶材且其利用率低(小于25%),使样品制备成本大大提高,因而在实际生产中不宜采用。
 
钨螺旋线镀金化学方法以电镀技术为主。
 
电镀技术根据电解液成分不同,分为氰化镀金和无氰镀金2种。氰化镀金技术比较成熟,但环境污染严重,国家严格禁止采用。而无氰镀金技术尚未成熟,钨材表面的无氰镀金研究鲜有报道。
 
由于氰化物是剧毒物质, 严重地影响健康, 同时对环境产生极大的破坏。随着科学的发展和环境保护意识的增强, 镀金技术逐渐向无氰镀金的方向发展。
 
国内无氰镀金工艺研究尚处于起步研究阶段,存在诸如镀液成分复杂、稳定性差,镀层不牢固等问题,钨基体表面无氰镀金工艺直接在钨基体表面沉积金薄膜,二者之间结合性能不好,主要原因在于金与钨基体晶格匹配度相差较大,影响金薄膜沿基体表面的外延生长。
 
此外高温使用条件下,金与钨基体膨胀系数差异较大,镀金层易出现起皮、脱落现象。故可以通过预镀过渡铜层方法来提高镀金层与钨螺旋线的结合牢固性。
 
影响钨螺旋线镀金的因素主要有几个方面
 
1.钨螺旋线表面直接镀金,二者之间结合性能不好,采用增加过渡层铜的前处理方法,能够改善镀金层与钨基体的结合性能,且镀金层表面平整、光滑、致密,晶粒细小、均匀。
 
2.过渡层厚度过小或过大,都会影响镀金层质量。过渡层厚度过小,影响后续镀金层覆盖程度,部分基体表面出现裸露;过渡层厚度过大,高温处理过程中可形成铜含量较高的Cu-Au 合金易熔化,导致镀金层出现起皮、脱落现象。
 
3.过渡层应控制在适宜厚度,所获得的镀金层质量较好,且高温结合效果理想。
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钨合金FDG屏蔽容器

近年来,随着显像技术的进步,PET的应用得到了较快的发展。18F-FDG(18F-fluorodeoxyglucose)即氟代脱氧葡萄糖(通常简称为FDG,其化学分子结构式如下),作为一种医疗上常用正电子放射性体内用药被广泛地用以进行PET检测时的药物。由于绝大多数的恶性肿瘤细胞都具有高代谢的特点,且分裂繁殖速度也比细胞快,所以对葡萄糖的使用量会大幅增加。特别是恶性肿瘤细胞,其生长过程中葡萄糖的消耗量远远大于正常组织,所以在肿瘤细胞中会聚集高于正常组织的FDG。因此病人在注射FDG后可以通过PET扫描成像后反映出体内组织对葡萄糖的需要量,从而用来测定脑代谢判断心肌存活以及诊断各种恶性肿瘤,PET才能更精确地确定肿瘤的肿瘤的大小、数量以及存在的部位形态等等。
FDG化学分子式
FDG在PET检测中的作用可谓是至关重要,但是正如前面提到的,FDG是一种放射性物质,这也意味着它的辐射会对人体造成危害。因此,必须重视对FDG的存放环境和存放条件。常用的用以存放FDG的容器主要是由钨合金材料制成的屏蔽容器,这是由于高密度的材料会有高辐射吸收能力。因此,钨合金屏蔽容器可以很好地屏蔽FDG的放射性,从而保障病人以及医生的安全。
钨合金屏蔽容器
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钨镀金与黄金的区别

钨合金镀金与黄金的最大区别就在于其基体材料的不同,钨合金镀金产品是对钨合金产品表面进行镀金但其本质材料仍属于钨合金,而黄金的基体材料就是黄金。当然,也可以对黄金的表面进行镀金处理,这样做的目的只是为了增加原有黄金的表面色泽从而达到赏心悦目的目的。由于钨和黄金有着较为相似的密度,黄金的密度为19.3g/cm3,而钨的密度为19.35/cm3,因此两者具有较为相似的手感。
 
但是黄金的化学亲和力强,易与空气中的硫化氢类酸性气体发生反应,从而使其表面颜色黯淡化。黄金的硬度也次于钨镀金,因此黄金首饰在日常佩戴中容易摩擦消耗,但是钨镀金的高硬度特性则使其很好地克服了摩擦磨损的问题。此外,钨无毒、环保,耐蚀性好,由此制成的钨镀金产品无论应用于哪方面都能很好地保持其原有的状态,且对环境不会产生污染。简而言之,从价值上来看,钨镀金显然不能与黄金比肩,但是从观赏性和实用性上来看,是可以用钨镀金制品来替代昂贵的黄金制品的。
黄金
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黄金与钨镀金的简介

黄金是目前最稀有、最贵重的贵金属,具有很高的储藏价值,也是目前世界上通用的特殊储备通货。黄金在古代时就已经奠定了其贵重的高象征性地位,而黄金的高延展性使其能够制成各种首饰、工艺品并拥有亮丽的色泽和外形,尤其深受人们的喜爱。按照国家标准规定黄金的纯度是用K来表示的,每K黄金的含金量为4.166%。而目前市面上流行的黄金主要分为足金和K金,足金即含量为99%以上的黄金。至于我们常听见的24K金这一说法,理论上黄金含量应为100%,但事实上市面上销售的24K黄金含量一般为99.99%。
黄金金块
钨合金镀金是指在钨产品的表面进行镀金处理,使产品表面拥有形同黄金一般的亮丽色泽,从而达到更高的观赏性。镀金是一项十分严谨的工艺,是利用电解或其他化学方法使金子附着到其他物体的表面上从而形成一层薄金。一般来说较好的镀金制品其表层镀金厚度为10~25μm,2~3μm厚度的镀金制品较为一般,0.18μm以下的则为廉价制品,因此不能称为镀金,而是叫做涂金。随着钨制品的广泛应用,其无毒环保、延展性好以及高比重特性使其应用领域越来越广,已不单单限制在作为某些设备的材料以及配重件等。镀金的钨合金可以制成许多观赏性、实用性以及性价比极高的收藏性产品,如钨镀金戒指、钨镀金纪念币、钨镀金耳坠、钨镀金手环等等。
钨镀金戒指
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中国钨业发展变化

中国钨业从开始的乱采乱伐导致钨产品市场价格混乱,到后来的有序整治,使得钨业在进入新世纪以来不仅产量上得到了快速提高,且每年都能保持稳定增长,同时中国对钨矿资源的保护意识逐渐增强。
另外经过了一系列制度改革和成熟后,对钨业及钨市场还带来了以下的改变:
1.钨市场价格回升,经济实力增强
中国在1985年,钨全行业销售收入不足20亿元;2003年,行业收入突破刚100亿元;2014年,达到了740亿元,是1985年的44.3倍。

2.进出口钨品总体呈下降趋势,出口硬质合金总量增长
“十一五”期间,钨品总生产量是14.62万吨,年均出口量为2.92万吨;预计“十二五”期间,年生产总量为13.44万吨,年均出口为2.69万吨,比“十一五”期间,下降了8.1%。
而“十一五”期间,硬质合金生产总量为1.58万吨,年均出口为3,159吨;预计“十二五”期间,年生产总量达到2.41万吨,年均出口5,000吨,比“十一五”期间增长50%以上。
3.工艺技术及装备水平显著提高
通过引进、消化和创新,硬质合金生产产技术和装备水平大幅度提高。例如低品位钨矿、黑白混合钨矿选冶技术取得了新的突破,钨冶炼工艺技术和产品质量已达到了世界先进的水平;超细晶粒、超粗晶粒、功能梯度硬质合金材料以及超大型硬质合金制品等高端硬质合金产品与国外差距的缩小等。钨品向高性能、高精度、高附加值方向发展。
4.产品结构调整步伐加快,产业集中度有所提高
钨品冶炼加工项目投资向工艺装备技术先进、绿色环保、高端产品方向发展,项目起点高、投资大,管理规范,尤其该性能硬质合金棒材、数控刀片和工具等钨终端应用领域投资项目逐渐增多。

钨合金

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钨酸钠催化二元醇和腈的选择性氧化反应

根据分子中羟基的数目,可把醇分为一元醇、二元醇和多元醇。分子中有两个羟基的醇叫二元醇。所有醇类一样,均可与有机酸或无机酸反应,生成酯。腈,是一类含有机基团-CN的有机物。腈可以通过氰化钾和卤代烷在水或与水化学特性类似的溶液中,通过亲核取代反应制取。
 
物质失电子的作用叫氧化反应。狭义的氧化反应指物质与氧化合。氧化时氧化值升高。氧化也称氧化反应。有机物反应时把有机物引入氧或脱去氢的作用叫氧化。氧化反应是化学品生产中重要的反应。氧化反应过程中催化剂的选用将直接关系到反应的成败。开发研究绿色氧化体系和氧化方法已成为化学界的共识。过氧化氢是一种理想的清洁氧化剂。
 
本文简单介绍了钨酸钠催化下的过氧化氢、Na2C03-H202,过碳酸钠三种体系中二元醇和腈类化合物的选择性氧化反应。
1.以钨酸钠为催化剂,30%过氧化氢为氧化剂,选择性地氧化1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、l,3-丁二醇。反应时间的延长和温度的升高虽然可以提高转化率,但对反应选择性生成羟基酮不利。催化剂和氧化荆的增加则促进副产物乙酸和甲酸的生成。增加酸性助剂可以提高l,2-丙二醇的转化率,但反应生成羟基丙酮的选择性降低。以钨酸钠为催化剂在反应条件为温度55℃,时间60 min,n(钨酸钠)/ n(2-酚羟基)=l时,1,2-丙二醇转化率可达13%左右,生成的羟基丙酮的选择性可达92.3%。该反应条件下,l,2-丁二醇、1,3-丁二醇的转化率分别为29. 2%和77.5%,生成1-羟基-2 -丁酮和4-羟基-2-丁酮的选择性是65. 8% 和85.3%。
 
2. 在甲醇和水的混合溶液中,以钨酸钠为催化剂分别使用过碳酸钠和碳酸钠-过氧化氢氧化体系将腈氧化制备酰胺的反应。当催化剂、碱性助剂、过氧化氢与底物之比为1:10:15:10时达到最佳反应效果。结果表明,在碳酸钠-过氧化氢体系中芳香腈和脂肪腈都可在室温条件下氧化生成相应的酰胺,它们的选择性达95%-100%。在过碳酸钠体系中腈的转化率和选择性比碳酸钠-过氧化氢体系差。
 
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