氧化钨生产流程

氧化钨一般的工艺过程是将仲钨酸铵在500℃左右的空气中焙烧成三氧化钨,或在450℃左右的氢气中轻微还原成蓝色氧化钨。用传统工艺制取氧化钨具有简洁易行,先进合理,稳定可靠,成本低等特点。其原则生产流程为:氧化钨→氢气还原→过筛→合批→过筛→W粉。还原设备及其性能对钨粉的生产有至关重要的影响。设备确定后,原料和还原工艺就成为影响钨粉质量的主要因素。

特殊形貌氧化钨的生产流程

氧化钨

氧化钨有很强的组织生长能力,在稳定的反应条件下,其分子间的相互作用十分明显。分子能严格按晶格排列外延生长,形成配比完整、成分单一的结构。随着制备纳米技术的完善,目前已经出现了一些特殊形态的氧化钨,其中包括树状、板状、纳米棒、纳米线等特殊形态的氧化钨。

制备这些特殊形貌纳米结构的氧化钨的制备方法较多,大致可以分为三种:高温合成法,水热合成法和溶液低温合成法。其中高温合成法虽然最为常见,但是它对设备要求较高所以难以大范围实施。而水热合成法,是将W(CO)6和钨酸铵酸化后,在160-200℃范围内在高压釜中反应2-100个小时,制备出形状各异的纳米棒,这个方法较于高温合成法,成本较低易于广泛推广使用。溶液低温合成法的制备方法由于是新发明的方法,在制备特殊形貌的氧化钨方面还不成熟,但是该方法已经引起了人们的注意,前景十分广阔。

此外,氧化钨也是制备硬质合金的重要原料,随着硬质合金行业的不断发展,对产品的质量和性能的要求也越来越高。为此了解氧化钨的性能对制备良好的硬质合金是有重要意义的。所有的氧化钨都是以APT(中午酸铵)为原料再经煅烧而制得的。随着煅烧条件的不同,可得到不同的氧化钨粉末。例如采用同一批APT原料,通过不同的煅烧工艺下分别制备出了紫钨、蓝钨和黄钨。每种氧化钨都有其独特的晶体结构,故它们的物理性能也不大相同。 紫钨是相成分为WO2.72,因其独特的晶体结构所以多用于制取细钨粉和细碳化钨粉。蓝钨在理论意义上的相成分为WO2.97.但是在实际生产中有蓝钨通常是多种氧化钨的混合体,其中包括有黄钨相或者紫钨相。黄钨具有的多种晶型,煅烧温度的不同,得到WO3的晶型就不一样。在700℃的煅烧温度条件下可以制备出正交晶型的三氧化钨。

白炽灯钨丝

氧化钨制作白炽灯丝过程

制作白炽灯灯丝的钨丝需要在三氧化钨或蓝色氧化钨中掺入少量的氧化钾、氧化硅和氧化铝,三者用量总和不超过1%,这就是巴兹在1922年发明的钨丝掺杂工艺。经过掺杂处理的钨的氧化物用氢气还原成金属钨粉。 还原过程一般分两步进行:第一步在630℃左右还原成二氧化钨(棕色氧化钨),第二步在820℃左右还原成金属钨粉。两步还原的目的是使掺入的钾充分发挥作用和控制粉末粒度。这样取得的掺杂钨粉再在一种特制的模子中压制成细长的方条。把方条在氢气中通电,用自电阻加热(温度达3000℃左右)的方法进行烧结,烧结后钨条的密度可达到理论值的85%以上。 这种钨条便可以用旋锻方法加工成直径为3mm左右的钨杆,然后进一步用模子拉拔的方法加工成各种不同粗细的钨丝。例如220V、15W的白炽灯用的钨丝直径约为15µm,而10000W的溴钨灯用的钨丝直径约为1.25mm。更细的钨丝如220V、10W的白炽灯钨丝直径约为12µm,则要采用电解腐蚀的方法来制作。

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