中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十九）
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- 分类：钨业新闻
- 发布于 2022年12月20日 星期二 14:34
- 作者：Zhenghua
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中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究
目 录
第十章 钨丝金刚线的生产成本
第十一章 钨丝金刚线行业前景
第十二章 钨丝生产企业概览
第十三章 钨丝母线金刚丝市场格局预测
附件：
钨丝生产设备厂商大全
金刚线-钨丝发展简史
钨丝金刚线切用途全景
第十九章 掺杂钨丝主要技术概要
中国钨丝产业在上世纪初由美国引入，新中国成立后兴起，70年代初，逐步建立了从钨精矿到钨丝进而到照明行业全产业链完整的工业体系。
为尽快淘汰前苏联引进20世纪50年代的钨丝生产工艺和设备，我国钨丝行业的大规模技术更新改造起始于1980年代，起初分别从日本钨公司、东芝公司、英国灯泡金属公司等国外生产企业引进了多条具有世界先进水平的钨丝生产线，后经过多年的生产实践，以及对引进生产线工艺设备的消化、吸收和拓展，我国钨丝生产技术有了长足的进步。
1990年代中后期，我国钨丝生产规模逐渐壮大，技术走向成熟，钨丝质量日益提高，钨丝种类齐全，钨丝生产设备国产化率高，并且在21世纪初就达到了全世界钨丝行业的巅峰，稳居全球钨丝产量的榜首，产量最高达到全球的80%左右，世界主要的照明企业如欧司朗、飞利浦等都先后放弃钨丝生产，改采用中国产钨丝。同时我国在钨丝生产中间产品和前驱体方面也达到了世界先进水平，仲钨酸铵、蓝色氧化钨及其掺杂工艺、钨杆、钨棒、粗钨丝和细钨丝等都达到了较高质量水平，带动我国钨材料的整体技术进步。
鼎盛时期，我国钨丝生产厂家曾经有200多家，后逐渐集中到几家重要的企业如厦门虹鹭、成都虹波、赣州虹飞和四平钨钼等企业，其中厦门虹鹭除少部分生产设备早期从大韩重石进口外，绝大部分设备均由国内制造，甚至是自己设计制造，2008年，厦门虹鹭成为全球最大的钨丝生产企业，成为世界钨丝行业龙头。
1. 传统照明钨丝、掺杂钨丝、金刚线钨丝介绍
1.1 传统照明钨丝
钨丝作为传统电光源主要发光材料在照明行业中近100年里起着重要的作用。晚近的20年间，各种新型照明灯具，如LED等高性能灯泡应运而生，包括我国在内世界各国都对白炽灯祭出了严格的限制和退出时间表，普通白织灯逐步退出历史舞台，目前所知，基于价格因素，传统白织灯较大的市场集中在印度等东南亚国家、非洲等欠发达市场仍有大量白炽灯照明需求。
就目前钨丝生产技术和用途而言，钨丝的性能要求越来越高，最初的218钨丝是在纯钨中掺杂一定剂量的K、Al、Si元素制成的掺杂钨丝，用以提高灯丝的色温、发光效率和寿命，且具有良好的高温抗下垂性能，以便可用作卤素灯等工作温度高的特殊发光源；在过去的近十年间，中钨在线向客户提供了大量的用于舞台灯光高温、强光和高速切换等各类高性能要求的灯丝和钨钼原料的元器件，也是掺杂钨丝的一种特殊应用。
市场的高要求一直推动掺杂钨丝的不断改进。各种高频率或者高强度的振动环境照明对钨丝的要求不断提出新的挑战，如各种交通工具：摩托车、汽车、火车、飞机等用照明灯，以及具有军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等震动环境照明系统的要求，促使生产企业在在掺杂钨丝中添加合金如金属钴（Co）等元素，制成了高强度耐震钨丝。
有别于传统的掺杂钨丝，在纯钨粉或掺杂钨粉中添加钍（Th）、铼（Re）、铈（Ce）、钇（Y）、镧（La）、锆（Zr）等合金元素制成的合金钨丝可用作氢弧焊接电极、热电偶、显像管阴极丝、电子发射管灯丝等应用场景。这些应用需求推动了钨丝生产技术的不断精进，也见证了我国钨丝工业的发展历程。
1.2 掺杂钨丝/抗震钨丝
掺杂钨丝（Doped Tungsten Wire）又称为抗震钨丝，或者抗下垂钨丝、不下垂钨丝（No-sag Tungsten Wire）。抗震钨丝是根据其钨丝所具有的常温和高温抗震特性而命名的，它是在钨粉中掺入K、Si和Al等元素制备而成的。它是钨丝材料中为了适应特殊照明环境而开发生产的钨丝，具有高温抗下垂性能、良好的绕制性能和较高的抗震和抗冲击的性能。抗震钨丝主要应用于震动环境下的照明系统比如各种交通照明灯、军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等，其中用量最大的是汽车、摩托车、拖拉机、飞机的照明灯。
1.2.1 掺杂钨丝/抗震钨丝的掺杂机理
抗震钨丝要有良好的抗震性能，首先必须具备良好的高温抗下垂性能，即在钨丝晶体中形成列状排列的钾泡对钨丝进行强化，在高温下限制钨丝晶粒的长大和晶界的划移来提高其再结晶温度；其次通过提高钨晶粒晶界的结合力，提高钨丝再结晶后在常温下的强度，使其具有良好的抗震性能。
在原料中掺入K和Al不能获得抗震钨丝，但是其产品能获得极好的加工性能；掺入K和Si能获得只有极少量的中等抗震钨丝；掺入K、Si和Al其产品能获得极佳的抗震性能。研究表明，掺杂钨丝的烧结过程中钾泡的产生、热加工过程中钾泡的特征以及钾泡在抗震钨丝中的作用和掺杂元素Si、Al各不相同。加入的Si、Al、K等微量元素在钨丝中形成K泡，在钨丝中均匀弥散，高温下阻止晶界的滑移和晶粒的长大，大大提高钨丝的再结晶温度（纯钨丝的再结晶温度约为1400℃，掺杂钨丝的再结晶温度为2100℃左右），改善钨丝的高温抗下垂性能。抗震掺杂钨丝不仅具有普通钨丝的良好的绕制性能、高温抗下垂性能，还有良好的耐震性和抗击性能。添加Si、Al、K元素的掺杂钨丝，根据GB/T23272-2009钨丝国家标准，普通掺杂钨丝的化学成分为：含W量≥99.95%，K元素0.0060%～0.010%，Fe、Al、Co等杂质元素含量全都＜0.002%。
根据添加元素的不同，掺杂钨丝可以分为添加Si、Al、K微量元素的普通掺杂钨丝，和在掺杂Si、Al、K元素基础上再添加更多的K或微量其它元素（如Fe或Co）制备而成的抗震掺杂钨丝，后续又发展出钨镧、钨铈、钨钍等稀土掺杂钨丝。
（1）在原料中掺入Si，大部分Si以硅酸盐或钨酸盐的形式保留在氧化钨的表面上，有利地保持了氧化层的疏松性和还原期间水分的渗透性，这样有利于掺杂均匀，也有利于获得所必需的钾。这些盐极容易被HF酸洗去；
（2）掺入Al，铝在还原过程中大幅度地提高钨粉中钾的含量，获得优质的抗震钨丝；
（3）掺入K，钨丝能获得钾泡，钾泡的弥散化可以明显地降低钨丝的低温脆性，减少钨丝劈裂，使其钨丝获得极佳的抗震性能。
1.2.2 掺杂钨丝/抗震钨丝的分类
1.2.3 复合稀土掺杂钨丝
1.2.4 掺杂钨丝-金刚线钨丝
2. 钨丝生产的基本流程
3. 掺杂钨丝生产的主要技术环节
与普通的钨丝相比，光伏用钨丝有更好的综合性能，比如更高的抗拉强度和更好的冲击韧性等，所以更适合作为金刚线的母线（基材），能有效降低断线率，以提高硅片生产企业的工作效率及节约生产成本。
从化工的角度上来看，影响光伏用钨丝性能的因素除了有原材料质量和原料配比之外，还有生产工艺及工艺参数等。生产钨丝是一个复杂和困难的工艺。整个过程必须受到严格的控制，通过控制适当的化学成分以确保成品钨丝的物理化学性质。
掺杂钨丝的生产步骤：将原料仲钨酸铵（APT）经过氢气还原后，经过掺杂镧元素，接着再一次还原，后酸洗和除杂得到高纯度钨镧粉末；将钨镧粉末进行等静压制成型得到半成品，后进行预烧结和垂熔烧结；再将垂熔烧结后的产品进行旋锻开坯和连续旋锻或锻轧，后电解清洗，接着高频退火和焊接；最后连续旋锻，拉丝，包装即可。
掺杂钨丝的生产流程为：仲钨酸铵→一次还原→掺杂→二次还原→酸洗→混料→等静压→预烧结→锤熔→旋锻开坯→连续旋锻或锻轧→电解清洗→高频退火→焊接→连续旋锻→拉丝→检验→入库→回收利用。
从生产过程上来看，掺杂钨丝在生产时涉及到设备主要有：APT煅烧设备，APT还原设备，等静压机，烧结炉，旋锤锻打机，中频烧结炉，钨丝拉丝机和各环节检验检测设备等。
3. 掺杂钨丝生产的主要技术环节
钨精矿到抗震掺杂钨丝全链工艺流程长、工艺参数多，很多生产者以仲钨酸铵（APT）为原料开始加工钨丝，其工艺流程简化如上图示，我们本调研的介绍，也是由APT展开，而钨矿开采冶炼的钨制品初级阶段等内容倒置在本章节末端，主要是作为主题内容的补充资料。
3.1 仲钨酸铵（APT）氢气还原技术
3.2 蓝色氧化钨/蓝钨（BTO）掺杂技术
3.3 掺杂钨粉(K、Al、Si-DOPED)酸洗工艺
3.4 等静压压制圆形钨坯条工艺和开坯技术
3.5 钨坯低温预烧、高温垂熔技术
3.6 钨杆旋锻、轧制开坯技术
3.7 三辊Y型轧机旋锻开坯工艺
3.8 大压缩率钨杆拉丝技术
3.9 钨条对焊技术
3.10 钨棒多模串打旋锻加工
3.11 钨棒连续电解碱洗
3.12 钨棒高频感应退火工艺
3.13 转盘拉伸和多模钨杆-钨丝拉伸技术
3.14 电化学超细钨丝加工技术
3.15 钨丝电解抛光原理
4. 掺杂钨丝多牌号基本思路和实践
5. 钨丝质量监控管理技术
5.1 涡流探伤技术
5.2 激光连续测径技术
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《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（一）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（二）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（三）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（四）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（五）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（六）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（七）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（八）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（九）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十四）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十五）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十六）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十七）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十八）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（十九）》
《中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究（二十）》
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