【導(dǎo)讀】究，其中包括研究鎢金屬的性質(zhì)和用途，鎢的物理性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì)以及鎢的實(shí)際用途。只有了解鎢的性質(zhì)和性能的重要性才能更好更透徹的研究鎢的生產(chǎn)工藝。鎢粉的粒度主要為粗、中、細(xì)粒。含細(xì)顆粒的合金比含粗顆粒的合金，其性能明顯。同時(shí)，金屬鎢在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用還與其形貌、粒度的分布有著密切。本文綜述了近年來(lái)超細(xì)鎢粉的多種制備方法，并對(duì)比不同方法所制備超細(xì)粉末。最后在生產(chǎn)工藝的介紹中本文挑選了目前工業(yè)上最常用的三氧化鎢還原法制。作鎢粉的方法以及各種超細(xì)鎢粉的生產(chǎn)方法做出了分析和研究。

　　

【正文】 了 許許多多這樣那樣的問(wèn)題，有的是專業(yè)上的問(wèn)題，有的是論文格式上的問(wèn)題，一直得到 沈老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的論文可以又快又好的完成，沈老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘我的沈老師對(duì)我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，再一次向他表示衷心的感謝，感謝四川理工為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，感謝 我所有的任課老師在 學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向 學(xué)校和老師們 致以最崇高的謝意 ！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授 ！ 文獻(xiàn)綜述 20 鎢粉生產(chǎn)工藝的研究 文獻(xiàn)綜述 課題研究的 背景和 意 義 鎢是 1781 年瑞典藥劑師卡爾威廉舍耶爾 (1742 一 1786)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)鎢約 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(guó)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。 1923 一 1925 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 鎢 因其獨(dú)特的性能和在廣泛領(lǐng)域內(nèi)難以替代的用途而成為一種具有特殊戰(zhàn)略意義的稀有金屬礦產(chǎn)資源，是中國(guó)在國(guó)際上最具有優(yōu)勢(shì)地位的礦產(chǎn)資源之一。鎢及其合金廣泛應(yīng)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。以碳化鎢為主要原料的硬質(zhì)合金刀片及工具被譽(yù)為 “工業(yè)牙齒 ”，是現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防及高新技術(shù)應(yīng)用中極為重要的功能材料。主要工業(yè)國(guó)家均將鎢列為戰(zhàn)略金屬 [1]。 為維護(hù)國(guó)家利益、戰(zhàn)略利益、經(jīng)濟(jì)安全、國(guó)防安全和行業(yè)健康有序發(fā)展，對(duì)中國(guó)鎢礦資源的優(yōu)勢(shì)要有全面、清醒的認(rèn)識(shí)，對(duì)鎢的生產(chǎn)技術(shù)的研究和創(chuàng)新 已成當(dāng)今工藝發(fā)展的重中之重。 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，表面文獻(xiàn)綜述 21 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(guó)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(lái)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 [2]。 地殼中的鎢含量約為百萬(wàn)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(guó)家主要有中國(guó)、加拿大、俄羅斯、奧地利、巴西、緬甸、韓國(guó)、玻利維亞、葡萄牙、美國(guó)、澳大利亞等。中國(guó)的鎢資源極為豐富，出口量和儲(chǔ)量都是世界第一。我國(guó)鎢的探明儲(chǔ)量為 606 萬(wàn)噸，占世界總儲(chǔ)量的 56 %。我國(guó)鎢礦的儲(chǔ)量、開采量與 國(guó)際貿(mào)易量均居世界首位，可以左右鎢的國(guó)際市場(chǎng)。隨著我國(guó)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(guó)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(guó)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(guò)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(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℃ ）； 四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 22 (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(guò)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。 鎢的實(shí)際用途 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(lái)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。 （ 1） 在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用 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。空氣中高速鋼在有高的強(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 [45]。 （ 2） 在硬質(zhì)合金中的應(yīng)用 文獻(xiàn)綜述 23 （ 3） 在觸頭材料及高比重合金中的應(yīng)用 （ 4） 在熱強(qiáng)和耐磨合金中的應(yīng)用 鎢作為一種熔點(diǎn)極高的金屬，是制備很多熱強(qiáng)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(qiáng)的耐磨零件，如飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)活門及 發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪和挖掘機(jī)械等的重要零件。在火箭生產(chǎn)技術(shù)中，以及要求高熱強(qiáng)度的其它部件中，鎢和其它難熔金屬的合金用作熱強(qiáng)材料 [6]。 （ 5） 在電真空與電照明技術(shù)中的應(yīng)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(guò)還原三氧化鎢的方法制取。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。目前工業(yè)上均采用氫還原法 ,因?yàn)椴捎靡谎趸蓟蛱甲鬟€原劑 ,將導(dǎo)致碳化鎢的生成 ,使致密金屬變脆 ,妨礙下一步的壓力加工。生產(chǎn)硬質(zhì)合金用的鎢粉允許其中含有雜質(zhì)碳 ,可采用碳化原法 ,但碳還 原法配碳量難于控制準(zhǔn)確 ,該法也常被氫還原法代替。氫還原法所得的鎢粉的純度較高 ,且易于控制粉末的粒度。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,對(duì)金屬鎢材料及其鎢合金的品種、型號(hào)提出更多、更高的要求 ,對(duì)鎢粉粒度等物理性能也有相應(yīng)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(lái) ,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(xì)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(yīng)用。 鎢粉生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,無(wú)論是對(duì) 可鍛鎢制品生產(chǎn)用的鎢粉 ,還是對(duì)硬質(zhì)合金生產(chǎn)用的鎢粉 ,都提出了越來(lái)越高的質(zhì)量要求。因此 ,在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制鎢粉質(zhì)量是一個(gè)十分重要的間題。鎢粉生產(chǎn)中的質(zhì)量控制是一個(gè)較復(fù)雜的伺題。為了制備符合技術(shù)要求的鎢粉 ,除嚴(yán)格控制制粉工藝條件之外 ,對(duì)原料的純度、顆粒大小和粒形等的要求也是很重要的。 氧化鎢氫還原是目前工業(yè)生產(chǎn)鎢粉廣泛采用的方法。還原時(shí)，除痕量雜質(zhì)對(duì)粉末性能造成影響外 ,還原的工藝條件對(duì)鎢粉的質(zhì)量起著決定性作用。因此要制備符合技術(shù)要求的鎢粉 ,除了對(duì)原料質(zhì)量嚴(yán)格控制外 ,還必須對(duì)還原土藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制。粉末粒度大小及其 分布 ,顆粒形態(tài)等也是影響鎢制品、硬質(zhì)合金等成品質(zhì)量的關(guān)鍵 [7]。 課題研究總結(jié) 我國(guó)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(guó) ,近年來(lái)先后從國(guó)外引進(jìn)四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 24 了生產(chǎn)硬質(zhì)合金的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備 ,目前中國(guó)在鎢科研和開發(fā)方面具有舉足輕重的世界地位。但是 ,與國(guó)外先進(jìn)水平相比 ,我們還存在很大差距 ,我們鎢產(chǎn)品出口主要集中在鎢礦 !鎢中間產(chǎn)品和低、中檔合金。 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(guò)還原三氧化鎢的方法制取。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。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(dǎo)致碳化鎢的生成 ,使致密金屬變脆 ,妨礙下一步的壓力加工。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,對(duì)金屬鎢材料及其鎢合金的品種、型號(hào)提出更多、更高的要求 ,對(duì)鎢粉粒度等物理性能也有相應(yīng)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(lái) ,在鎢粉生產(chǎn)方法方面 ,超細(xì)鎢粉的需求日益增大。 所有的超細(xì)鎢粉的生產(chǎn)方法中各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。 另外 ， 通過(guò)以上目前國(guó)內(nèi)外超細(xì)鎢粉的主要研究方法的介紹與比較 ,并結(jié)合我國(guó)各硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況可知 ,對(duì)于超細(xì) W粉的研究和開發(fā)仍然處在初級(jí)階段 ,工藝與技術(shù)還有待進(jìn)一步改 進(jìn)和完善。超細(xì) W粉的研究還有很大的潛力可以探索。 文獻(xiàn)綜述 25 參考文獻(xiàn) [1]屠海令 ,趙國(guó)權(quán) ,郭青蔚 .有色金屬冶金、材料、再生與環(huán)保 [M]北京 :化學(xué)工業(yè)出版 ,2020； [2]莫似浩 .鎢冶煉的原理和工藝 [M].北京 :輕工業(yè)出版社 ,1984； [3]李洪桂 . 有金屬冶金學(xué) [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1993； [4]曾紹連，李衛(wèi) . 鎢增強(qiáng)鋼鐵基耐磨復(fù)合材料的研究和應(yīng)用 [J]. 特種鑄造及有色合金， 2020； [5]張文毓 . 鎢高速工具鋼發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 船舶物資與市場(chǎng)， 2020； [6]李紅英 .耐磨合金應(yīng)用研究 [J]. 湖南冶金， 2020； [7]陳世瑞 .鎢及仲鎢酸銨 [J].江西冶金 ,1997； 參考文獻(xiàn) 26