【正文】 ， 還原的工藝條件對鎢粉的質(zhì)量起著決定性作用。在雜質(zhì)的景如向和氫純度保持不變的情況下 ， 則主要決定于還原溫度和料層的厚度。 四川理工學院畢業(yè)論文 19 致謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導我的指導老師沈桂華老師 表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 在學校的學習生活即將結(jié)束，回顧四年來的學習經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。 課題研究 的主要內(nèi)容 鎢冶金概論 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。 鎢在礦石中的含量并不高，一般含 WO3為百分之零點幾，最富的礦也不過含 2～ 4%的三氧化鎢 鎢的性質(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；細顆粒鎢粉為深灰色，而超細鎢粉則為黑色。鎢的用途廣泛且獨特，但由于純鎢堅硬又脆，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用。為了制備符合技術(shù)要求的鎢粉 ,除嚴格控制制粉工藝條件之外 ,對原料的純度、顆粒大小和粒形等的要求也是很重要的。 另外 ， 通過以上目前國內(nèi)外超細鎢粉的主要研究方法的介紹與比較 ,并結(jié)合我國各硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家的實際情況可知 ,對于超細 W粉的研究和開發(fā)仍然處在初級階段 ,工藝與技術(shù)還有待進一步改 進和完善。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展 ,對金屬鎢材料及其鎢合金的品種、型號提出更多、更高的要求 ,對鎢粉粒度等物理性能也有相應的特定要求 ,不同的產(chǎn)品需要不同粒度的金屬鎢粉 ,近年來 ,在鎢粉生產(chǎn)方法方面 ,為了滿足新的要求 ,一些制取金屬鎢粉的新方法、新工藝，如制取超細鎢粉的流化床 噴霧干燥法、 氧化鎢還原法 、相轉(zhuǎn)移合成法、等離子體技術(shù)、自蔓延高溫還原法等逐步在工業(yè)上得到應用。 (7)在沒有氧或氧化劑存在時，鎢在冷堿溶液中是穩(wěn)定的，在加熱時可被堿溶液輕微侵蝕；在有氧化劑存在時，鎢與熔融堿劇烈反應成堿金屬鎢酸鹽。我國鎢的探明儲量為 606 萬噸，占世界總儲量的 56 %。鎢及其合金廣泛應用于鋼鐵工業(yè)、裝備制造業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、電力電氣、石油化工、航天航空及軍工等諸多領(lǐng)域。所以在實際生產(chǎn)中往往沒有氫還原 法適用的普遍，但是只需研究和掌握到控制生產(chǎn)過程中的燃燒速度和反應過程，自蔓延高溫法無疑是將來最有潛力的鎢粉生產(chǎn)工藝。在實際生產(chǎn)中 ,氫氣的純度對鎢粉質(zhì)量有明顯的影響。這種結(jié)合的團粒不能用混合研磨來破碎 ， 從而導致 斯科特密度反增大。四川理工學院畢業(yè)論文 15 第 五 章 鎢粉生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制 隨著科學技術(shù)的發(fā)展 ， 無論是對可鍛鎢制品生產(chǎn)用的鎢粉 ， 還是對硬質(zhì)合金生產(chǎn)用的鎢粉 ， 都提出了越來越高的質(zhì)量要求。它包括電弧等離子法、高頻等離子法、兩段高頻等離子體法、混合等離子體法和微波誘發(fā)等離子體法。 20世紀 60～ 70年代 ,美國、法國和日本等國家 ,先后采用藍色的氧化鎢 (簡稱藍鎢 ,簡寫 TBO, )為原料取代鎢酸和黃鎢來生產(chǎn)鎢粉。 影響 WO3還原過程反應速度的因素主要為如下幾個 : (1)還原溫度：三氧化鎢氫還原反 應為吸熱反應 ,所以溫度越高反應速度越快。作為過渡金屬的化合物 ,三氧化鎢具有半導體特性 ,是一種很有潛力的敏感材料。 采用粉末冶金法制備的鎢銅合金（含 8%45%的 Cu）、鎢銀合金，綜合有銅、銀優(yōu)良的導電導熱性和鎢的耐磨性，是生產(chǎn)閘刀開關(guān)及點焊電極等產(chǎn)品的一種重要觸頭材料。 鎢是鋼鐵工業(yè)中很重要的合金元素，既能提高鋼鐵的強度、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)中被大量運用于生產(chǎn)特種鋼和工具鋼。20℃ ； (4)沸點： 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)導熱率： /厘米 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。 關(guān)于鎢制品 ,主要是仲鎢酸按、藍色氧化鎢、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。 在十九世紀五十年代 ， 人們發(fā)現(xiàn)了鎢對鋼的性質(zhì)有良好的影響 ， 但是鎢的生產(chǎn)和廣泛應用卻在十九世 紀末和二十世紀初才開始的。鎢粉的粒度主要為粗、中、細粒。 industrial research。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)異的物理和化學性能 ,廣泛地用于冶金、電子、化工、機械切削、宇航工業(yè)和核子工程等各個領(lǐng)域 ,具有極高的工業(yè)價值。 1909年由鎢粉制造出致密鎢，相繼制造出鎢絲，從而促進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，從而推動了機械加工工業(yè)的技術(shù)革命。我國鎢的探明儲量為 606 萬噸，占世界總儲量的 56 %。 (6)常溫下鎢不與水發(fā)生反應，高溫下則被水氧化成三氧化鎢。大概有 60%的鎢用于碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造。鎢絲、鎢棒還作為高溫爐的加熱器，但鎢加熱器須在氫氣氣體、惰性氣體或真空條件下工作。在反應過程中 ,根據(jù)不同的反應溫度和不同的料層內(nèi)動態(tài)氧分壓 (濕度 )， 反應會得到不同的中間產(chǎn)物 WOn。主 要是因為料層越往下層孔隙越小 ,氫氣進入內(nèi)層阻力加大 ,并且生成的水蒸氣也越難被氫氣帶走 ,從而延緩了反應速度。廢氣處理時只需安全的將氫氣燃燒掉，生成物為水（ H2O）不會對環(huán)境造成重大的影響和破壞。自 1967年前蘇聯(lián)科學家發(fā)現(xiàn)并提出自蔓延高溫合成的概念以來 ,在世界范圍內(nèi)進行了廣泛的研究和開發(fā) [17]。主要是由于堿金屬存在時 ， 還原過程中相互反應 ， 生成堿金屬氧化物 ， 改變了系統(tǒng)中的氧分壓。如對粒度為 ～ 2微米的鎢粉時 ，對原料粒度的要求較嚴格 ， 而對粒度大于 20 微米時 ， 則對原料粒度要求不那么嚴格。目前工業(yè)上均采用氫還原法 ， 原因是采用一氧化碳或碳作還原劑 ,將導致碳化鎢的生成 ,使致密金屬變脆 ， 妨礙下一步的壓力加工。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)的一個革命性的發(fā)展，在發(fā)現(xiàn)鎢約 100 年以 后 ,鎢才獲得了工業(yè)上的應用。黑 鎢礦也被稱為鎢錳鐵礦，主要成分是鎢錳鐵和鎢酸錳。厘米； (11)輻射能： 135瓦 /厘米 2（ 2700℃ ）； 四川理工學院畢業(yè)論文 22 (12)布式硬度：（ 2～ 25） 103牛頓 /毫米 2； (13)抗張強度極限：（ ～ ） 103牛頓 /毫米 2； (14)彈性模量：（ ～ ） 105牛頓 /毫米 2。 （ 2） 在硬質(zhì)合金中的應用 文獻綜述 23 （ 3） 在觸頭材料及高比重合金中的應用 （ 4） 在熱強和耐磨合金中的應用 鎢作為一種熔點極高的金屬，是制備很多熱強合金的原料，如 %16%的 W、%~34%的 Cr、 46%~63%的 Co、 %~%的 C 合成的合金，用于極強的耐磨零件，如飛行器的發(fā)動機活門及 發(fā)動機的葉輪和挖掘機械等的重要零件。 課題研究總結(jié) 我國擁有豐富的鎢資源 ,是世界最大的鎢產(chǎn)品生產(chǎn)和出口國 ,近年來先后從國外引進四川理工學院畢業(yè)論文 24 了生產(chǎn)硬質(zhì)合金的先進技術(shù)和設(shè)備 ,目前中國在鎢科研和開發(fā)方面具有舉足輕重的世界地位。 工業(yè)上生成可鍛致密金屬鎢與硬質(zhì)合金的鎢粉以及其他用途的鎢粉均通過還原三氧化鎢的方法制取。 （ 5） 在電真空與電照明技術(shù)中的應用 鎢粉生產(chǎn)工藝的研究 工業(yè)上生成可鍛致密金屬鎢與硬質(zhì)合金的鎢粉以及其他用途的鎢粉均通過還原三氧化鎢的方法制取。 (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氣氛。黑鎢礦也很脆，帶弱磁性 [2]。 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。 所有的超細鎢粉的生產(chǎn)方法中各有各的優(yōu)缺點。 從 W 的整個轉(zhuǎn)變過程是通過化學氣相遷移進行的 ， 所有中間相都可形成較完整的小晶面晶體。 第二種對鎢粉顆粒無明顯影響的雜質(zhì) ， 這類雜質(zhì)主要為 Ca 和 Mg。其基本工藝為 :原料 CaWO Mg粉混合后 ,用壓樣機在不同壓力下壓制成直徑為 20mm的壓坯 , SHS合成過程是在其自制的反應器中和氬氣氛下進行的 ,平行于試樣表面的鎢絲作為點火源。反應時 ,催化劑把一種實際參加反應的實體 (如負離子 )從一相轉(zhuǎn)移到另一相中 ,使之與底物 相遇而順利發(fā)生反應 （ 如圖 43所示 ） 。 噴霧干燥法 流化床法采取噴霧干燥工藝對原料進行特殊處理，再將原料煅燒后在氫氣氣氛下一步還原制備鎢粉。 其化學反應式如下 ： 10WO3＋ H2 ＋ H2O 50/＋ H2 50/＋ H2O 25/＋ H2 25/18WO2＋ H2O 1/2WO2＋ H2 1/＋ H2O 10/＋ H2 10/9WO2＋ H2O WO3＋ 2H2 W＋ 2H2O (1) 回轉(zhuǎn)式 還原爐 （結(jié)構(gòu)如圖 41） 圖 41 回轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)圖 Fig Rotary kiln structure 常用于一次還原 (WO3 →WO 2)，外管尺寸 (Φ300～ 400)(4500～ 5500)，傾斜角 ～40 爐管轉(zhuǎn)速 3～ 6r/min 1卸料斗； 2–爐尾密封裝置； 3–爐管； 4–后托輪裝置； 5–震打器； 6–保溫層； 7–爐架； 8–發(fā)熱體 裝置； 9–爐殼； 10–前托輪裝置； 11–鏈輪； 12–爐頭密封裝置； 13–除塵氣箱； 14–送料裝置； 15–鏈輪； 16–套筒滾子鏈； 17–彈性聯(lián)軸接； 18–機座； 19–鏈輪； 20–套筒滾子鏈； 21–擺線針齒減速機； 22–彈性聯(lián)軸接； 23–機座； 24–電磁調(diào)速電動機 第四章 工業(yè)生產(chǎn)金屬鎢粉的研究和比較 10 (2)四管還原爐 (結(jié)構(gòu)圖如圖 42) 圖 42 四管還原爐 Fig Four reduction furnace 爐管尺寸 :(200～ 300) (60～ 70)4000， 3～ 4個加熱帶。還原方法有氫還原法和碳還原法 (一氧化碳或碳作還原劑 )兩種。主要用于加工鋼的某些合金中，還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。 (8)常溫下鎢對任何濃度的 H2SO4， HCL， HF 及王水都是穩(wěn)定的，加熱至 100℃ 時，鎢在氫氟酸中仍是穩(wěn)定的。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。目前世界上的鎢產(chǎn)量已超過 30000噸 /年。在宇航和軍事工業(yè)中 ， 鎢作火箭噴管 、 發(fā)動機結(jié)構(gòu)等的重要材料 ,鎢合金纖維一高溫合金復合材料 ， 可作為制造渦輪和噴氣發(fā)動機葉片的材料 ； 鎢還是高比合金的基體材料。 tungsten trioxide hydrogen reduction method 目 錄 III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................................II 目