【正文】 ................ 13 目 錄 IV 第五章 鎢粉生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制 ............................................................................ 15 .................................................................... 15 .................................................................................... 16 第六章 結(jié) 論 .................................................................................................................. 17 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 18 致謝 .................................................................................................................................. 19 文獻(xiàn)綜述 .......................................................................................................................... 20 四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 1 第一章 前 言 鎢是 1781 年瑞典藥劑師卡爾威廉舍耶爾 (17421786)發(fā)現(xiàn)的。他用硝酸分解一種礦物 (現(xiàn)稱為白鎢礦 )， 析出了尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì) ， 各種試驗(yàn)證明它是一種新元素的酸 )鎢的化合物 ,稱為黃鎢酸。 1783年 ， 西班牙人又從另一種礦物中 (現(xiàn)稱為黑鎢礦 )析出了此新元素的酸。并在同一年 ， 人們用碳還原三氧化鎢而在世界上第一次制得了金屬鎢粉。同在1783年第一次用氫還原三氧化鎢 (WO3)得到了金屬鎢粉 ， 是鎢冶煉技術(shù)的一個(gè)革命性的發(fā)展 ， 在發(fā) 現(xiàn)鎢 100年以后 ， 鎢才獲得了工業(yè)上的應(yīng)用 。 在十九世紀(jì)五十年代 ， 人們發(fā)現(xiàn)了鎢對(duì)鋼的性質(zhì)有良好的影響 ， 但是鎢的生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用卻在十九世 紀(jì)末和二十世紀(jì)初才開始的。 1893年 ， 人們研究出從鎢精礦生產(chǎn)鎢鐵的方法 1900年 ， 成功地制成高速切削工具用的鎢鋼。大約在 1904年開始用鎢作燈絲。 1909年 ， 人們又研究出可塑性鎢的方法 ,從此 ,鎢在電工方面的應(yīng)用才得到發(fā)展。 1910 年美國通用電器公司的何力吉成功地采用粉末冶金法由鎢粉制成延性鎢絲。 19231925 年 ， 人們研制碳化鎢基硬質(zhì)合金 ，1926年開始工業(yè)生產(chǎn) ， 這是鎢冶金發(fā)展的重要階段。直到現(xiàn)代 ， 鎢在工業(yè)上仍主要應(yīng)用于鎢鋼、硬質(zhì)合金、鎢絲等。 我國早在十世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)了鎢礦 ， 當(dāng)時(shí)稱之為重石 ， 但正式開采并出口 鎢礦卻是在1914年 [1]。我國鎢礦儲(chǔ)量居世界第一位 ， 占世界總資源儲(chǔ)量的 47%， 工業(yè)儲(chǔ)量占世界的51%。我國是世界上主要的鎢生產(chǎn)國和出口國 ,鎢原料產(chǎn)量和出口量均居世界第一位 ， 目前我國的鎢原料產(chǎn)品己經(jīng)占了全球市場的 60%以上份額 ， 具有影響全球鎢原料市場的能力由于鎢具有熔點(diǎn)高、蒸汽壓低、硬度高、比重大、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕性好等優(yōu)異的物理和化學(xué)性能 ,廣泛地用于冶金、電子、化工、機(jī)械切削、宇航工業(yè)和核子工程等各個(gè)領(lǐng)域 ,具有極高的工業(yè)價(jià)值。在冶金方面 ， 鋼中添加鎢能使鋼在高溫下具有極高強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕能力 ， 用于生產(chǎn) 合金工具鋼 、 高速工具鋼和熱鍛模具鋼。在宇航和軍事工業(yè)中 ， 鎢作火箭噴管 、 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)等的重要材料 ,鎢合金纖維一高溫合金復(fù)合材料 ， 可作為制造渦輪和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的材料 ； 鎢還是高比合金的基體材料。在電子工業(yè)和電工材料方面 ， 鎢用于制造各種類型燈泡的燈絲 ， 是照明和各種電子管的重要材料。在原子能工業(yè)上 ， 鎢可以作為包套材料合金的添加劑以及某些高溫部件?；衔飸?yīng)用比較廣泛。鎢酸鈣、鎢酸鎂可用作熒光燈的熒光體；二硒化鎢、二硫化鎢可作為潤滑材料；磷 鎢酸、硅 鎢酸可作為顏料；此外 ， 鎢及其化合物可以用于紡織、玻璃陶瓷、醫(yī)藥及其它方 面。 關(guān)于鎢制品 ,主要是仲鎢酸按、藍(lán)色氧化鎢、金屬鎢粉和碳化鎢粉、硬質(zhì)合金及硬質(zhì)第一章 前言 2 合金整體微型鉆。這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是 ,前者是后者的主要生產(chǎn)原料 ， 而每種產(chǎn)品又都可以作為商品獨(dú)立出售 ， 因此 ， 已形成了一個(gè)鎢制品生產(chǎn)系列 ， 以適應(yīng)市場的需要?？傊?，鎢的應(yīng)用極其廣泛 ， 世界鎢的消費(fèi)日益的增長，鎢粉的生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新和研究已成必不可少。四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 3 第 二 章 鎢冶金概論 鎢冶金簡史 1781 年用銷酸分解鎢酸鈣礦（白鎢礦）制得黃鎢酸。 1783 年分解鎢錳鐵礦（黑鎢礦）也制得黃鎢酸。相繼用木炭還原三氧化鎢而制得鎢粉。并定名這種金屬為鎢。 1847年發(fā)表了制造鎢酸鈉、鎢酸和金屬鎢的方法的專利。 1855年金屬鎢作為鋼鐵的添加劑而促進(jìn)了冶金工業(yè)的發(fā)展。 1909年由鎢粉制造出致密鎢，相繼制造出鎢絲，從而促進(jìn)了電燈泡及電子工業(yè)的發(fā)展 1923 年由鎢粉制造出碳化鎢和硬質(zhì)合金，從而推動(dòng)了機(jī)械加工工業(yè)的技術(shù)革命。近年來，鎢作為耐高溫結(jié)構(gòu)材料更廣泛的用于火宇宙飛船及原子能工程上，因此更加促進(jìn)了鎢冶金工業(yè)的發(fā)展。目前世界上的鎢產(chǎn)量已超過 30000噸 /年。 鎢的礦物 鎢是一種比較稀有的金屬元素，在地殼中的克拉克值僅為 1104。鎢幾乎存在于各類礦石中，只是 含量很低，得益于地質(zhì)的不斷運(yùn)動(dòng)造成了鎢的富集，從而形成能被人類開發(fā)的鎢富集礦。 自然界中已發(fā)現(xiàn)的鎢礦物有幾十種，而最具工業(yè)開采價(jià)值的為白鎢礦和黑鎢礦。白鎢礦又叫鎢酸鈣礦，主要成分是鎢酸鈣，最常見的顏色為灰白色，白鎢礦比較脆，表面呈現(xiàn)貝殼狀或參差狀斷口，在紫外燈照射下，可發(fā)出淺藍(lán)色熒光。白鎢礦主產(chǎn)于我國江西的大余，湖南的安化和云南的文山等地。黑鎢礦也被稱為鎢錳鐵礦，主要成分是鎢錳鐵和鎢酸錳。黑鎢礦主要呈現(xiàn)的顏色有黑色、棕紅色和紅褐色，外表看起來有半金屬或樹脂光澤，表面呈現(xiàn)彎曲片狀、粒狀和致密狀。黑鎢礦也很脆， 帶弱磁性。 常伴生于鎢礦中的元素有 Sn、 Mo、 Bi、 Cu、 Pb、 Zn、 Sb、 Au、 Ag、 Co、 Be、 Li、Nb、 Ta、 Re、 S、 P、 As 等，這些元素中， S、 P、 As、 Mo、 Ca、 Mn、 Cu、 Sn、 Si、 Fe、Sb、 Bi、 Pb、 Zn 等是鎢冶煉工藝和鎢制品中的有害雜質(zhì)元素，這些雜質(zhì)不能直接丟棄，需經(jīng)過技術(shù)處理富集回收，這樣既能變廢為寶、綜合利用，又不污染環(huán)境 [1]。 鎢的資源 地殼中的鎢含量約為百萬分之一點(diǎn)一，其相對(duì)豐度序在金屬中居第十八位。在元素中居第二十六位。世界上有鎢礦蘊(yùn)藏的國家主要有中國、加 拿大、俄羅斯、奧地利、巴西、緬甸、韓國、玻利維亞、葡萄牙、美國、澳大利亞等。中國的鎢資源極為豐富，出口量和儲(chǔ)量都是世界第一。我國鎢的探明儲(chǔ)量為 606 萬噸，占世界總儲(chǔ)量的 56 %。我第二章 鎢冶金概論 4 國鎢礦的儲(chǔ)量、開采量與國際貿(mào)易量均居世界首位，可以左右鎢的國際市場。隨著我國鎢冶金工業(yè)的發(fā)展，鎢的精礦出口正逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘氤善芳版u的深度加工產(chǎn)品出口。國內(nèi)探明有鎢礦儲(chǔ)量的省份主要有江西、湖南、廣西、福建、河南、云南、廣東、甘肅，這些省的鎢礦儲(chǔ)量達(dá)到全國鎢礦總儲(chǔ)量的 80%以上。 鎢在礦石中的含量并不高，一般含 WO3為百分之零點(diǎn)幾，最 富的礦也不過含 2～ 4%的三氧化鎢。四川 理工學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 三 章 鎢的性質(zhì)用途及其氧化物 鎢的物理機(jī)械性質(zhì) 鎢是周期系第 VI族元素，原子序 74，原子量 色，致密鎢的外觀和顏色像鋼；粉狀鎢中的粗顆粒鎢粉為灰色，有明顯金屬光澤；中顆粒鎢粉為灰色；細(xì)顆粒鎢粉為深灰色，而超細(xì)鎢粉則為黑色。 鎢的一些物理性質(zhì)具體如下： (1)密度： ～ /厘米 3； (2)原子體積： 3/摩爾； (3)熔點(diǎn)： 3410177。20℃ ； (4)沸點(diǎn)： 5500～ 5900℃ ； (5)熔化熱： 35212焦耳 /摩爾； (6)蒸發(fā)熱： 772020焦耳 /摩爾； (7)升華熱： 846900焦耳 /摩爾； (8)導(dǎo)熱率： /厘米 秒 度； (9)膨脹系數(shù)： 106/度； (10)比電阻： 106歐姆 厘米； (11)輻射能： 135瓦 /厘米 2（ 2700℃ ）； (12)布式硬度：（ 2～ 25） 103牛頓 /毫米 2； (13)抗張強(qiáng)度極限：（ ～ ） 103牛頓 /毫米 2； (14)彈性模量：（ ～ ） 105牛頓 /毫米 2。 鎢的化學(xué)性質(zhì) 鎢有以下化學(xué)性質(zhì)： (1)常溫下鎢在 空氣和氧氣中穩(wěn)定，在空氣中加熱至 400℃ 則顯著氧化，高溫下氧化成三氧化鎢 。 (2)鎢不與氫氣發(fā)生作用，故鎢冶金過程中可以采用氫氣做保護(hù)氣氛。 (3)常溫下鎢可以和氟作用生成氟化物；約在 300℃ 時(shí)能與氯作用生成氯化物；在約第三章 鎢的性質(zhì)用途及其氧化物 6 800℃ 時(shí)與碘作用生成碘化物。 (4)在高溫下鎢與硼、碳、硅、氮、硫等作用生成相應(yīng)的二元化合物。 (5)在 1100℃ 以上，鎢與碳及某些含碳?xì)怏w反應(yīng)生成 WC。 (6)常溫下鎢不與水發(fā)生反應(yīng)，高溫下則被水氧化成三氧化鎢。 (7)在沒有氧或氧化劑存在時(shí)，鎢在冷堿溶液中是穩(wěn)定的，在加熱時(shí)可被堿溶液輕 微侵蝕；在有氧化劑存在時(shí)，鎢與熔融堿劇烈反應(yīng)成堿金屬鎢酸鹽。 (8)常溫下鎢對(duì)任何濃度的 H2SO4， HCL， HF 及王水都是穩(wěn)定的，加熱至 100℃ 時(shí)，鎢在氫氟酸中仍是穩(wěn)定的。與硫酸、鹽酸則發(fā)生微弱作用，銷酸和王水對(duì)鎢的侵蝕作用稍微顯著。 鎢的用途 在所有的有色金屬中，鎢享有 “耐高溫冠軍 ”的稱號(hào)，它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，硬度也高，只有加熱到很高溫度時(shí)，才能進(jìn)行壓力加工。鎢的用途廣泛且獨(dú)特，但由于純鎢堅(jiān)硬又脆，很難加工，因而它都是與其它金屬形成合金或者是以鎢的化合物的形式被廣泛運(yùn)用。全世界開采出來的鎢礦，有 70%運(yùn)用于優(yōu)質(zhì)鋼冶煉， 20%運(yùn)用于生產(chǎn)硬質(zhì)鋼，剩下的 10%用于其它用途。 鎢是鋼鐵工業(yè)中很重要的合金元素，既能提高鋼鐵的強(qiáng)度、硬度，又能提高鋼鐵的耐磨性、耐腐蝕性，所以鎢在鋼鐵工業(yè)中被大量運(yùn)用于生產(chǎn)特種鋼和工具鋼。廣泛采用的高速鋼含 10%25%W、 4%5%Cr、 %%V、 5%6%Co、 %2%C?？諝庵懈咚黉撛谟懈叩膹?qiáng)化回火溫度下，能自動(dòng)淬火，因此，直到 600650℃ 它還保持高的硬度和耐磨性 [2]。 除高速切削鋼以外，還廣泛采用其它的合金工具鋼，合 金工具鋼中的鎢鋼含有%%的 W；鉻鎢硅鋼含有 %%的 W；鉻鎢鋼中含有 %%的 W；鉻鎢錳鋼中含有 %%的 W。鎢鈷鋼是含 11%15%的 W、 5%7%的 Mo、 11%13%的 Co 的硬磁材料。與鎢鈷鋼不同，鎢磁鋼是含 %%的 W、 %%的 C、%%的 Cr 的永磁體鋼 [3]。 鎢是制造硬質(zhì)合金的一種極為重要的原料。硬質(zhì)合金是由難熔金屬的化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合 金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性四川 理工學(xué)院畢業(yè)論文 7 較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能。大概有 60%的鎢用于碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造。這些硬質(zhì)合金中有 84%96% 的 WC 和 4%15%的 Co，鈷是作為粘結(jié)劑金屬，它使合金具有必要的強(qiáng)度。主要用于加工鋼