7440-33-7 / 金屬鎢的應(yīng)用

背景及概述^[1]

金屬鎢粉不僅是硬質(zhì)合金的主要原料，而且也是金屬鎢基合金的主要原料，其應(yīng)用涉及機(jī)械加工、礦山開采、地質(zhì)鉆探、建筑工具、燈泡照明和軍事工程等領(lǐng)域。為了不斷地提高含金屬鎢材料的性能，將粉末細(xì)化是一種趨勢(shì)，以制備性能更加優(yōu)異的產(chǎn)品。超細(xì)金屬鎢粉具有廣闊的市場(chǎng)前景，已成為許多高科技領(lǐng)域不可缺少的材料，如微電子工業(yè)、精細(xì)化工、表面技術(shù)和航空航天工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Τ?xì)金屬鎢粉有很大的需求。

目前，超細(xì)金屬金屬鎢粉制備的方法主要包括高能球磨法、WO3氫還原法、鹵化金屬鎢氫還原法、金屬鎢酸鹽氫還原法、熔鹽電解法、等離子體法和自蔓延高溫還原法等。這些方法雖有各自優(yōu)點(diǎn)，但都存在一定的不足。利用高能球磨工藝將粉末磨至亞微米級(jí)甚至納米級(jí)超細(xì)粉體，球磨時(shí)間往往需要數(shù)十小時(shí)或更長，隨著球磨時(shí)間的延長，球耗、能耗等成本相應(yīng)增加，磨機(jī)生產(chǎn)能力下降，且在球磨過程中容易導(dǎo)致雜質(zhì)夾帶摻入，影響粉末的純度，所得到的粉末亦易于團(tuán)聚且不易分散。在“干氫還原”條件下還原WO3，可得到超細(xì)金屬鎢粉，但該工藝需要耗費(fèi)大量的氫，生產(chǎn)成本較高。

鹵化金屬鎢氫還原法制取超細(xì)金屬鎢粉的主要特點(diǎn)是純度高、顆粒細(xì)、顆粒尺寸均勻、顆粒呈球狀和熱穩(wěn)定性高，但由于采用鹵化金屬鎢氫還原制備金屬鎢粉，在反應(yīng)時(shí)有大量的HC1或HF氣體生成，對(duì)環(huán)境造成污染，而且腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，因此目前較少采用此方法。采用金屬鎢酸鹽氫還原法可制備顆粒較細(xì)的金屬鎢粉，但存在著金屬實(shí)收率較低、工序較多和成本較高等問題。

熔鹽電解法是利用電解原理將氧化金屬鎢在電解槽中先以離子形式電解，再利用陰極沉積的方法來制備金屬鎢粉，采用熔鹽電解法所制備的粉末團(tuán)聚嚴(yán)重，且生產(chǎn)成本較高。用等離子體可以制備超細(xì)、納米級(jí)球形金屬鎢粉，但該方法有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化不完全和產(chǎn)品相成分較復(fù)雜以及作業(yè)過程難以穩(wěn)定、連續(xù)持久地進(jìn)行等問題。自蔓延高溫合成法制備超細(xì)金屬鎢粉具有高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其反應(yīng)速度太快，通常反應(yīng)無法完全進(jìn)行，導(dǎo)致雜質(zhì)相較多，而且其反應(yīng)過程、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)以及性能都不容易控制。

應(yīng)用^[2-4]

金屬鎢粉應(yīng)用涉及機(jī)械加工、礦山開采、地質(zhì)鉆探、建筑工具、燈泡照明和軍事工程等領(lǐng)域。其應(yīng)用舉例如下：

1）制備一種金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管，所述的金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管包括最外層的形狀記憶合金、中間層的金屬鎢和最內(nèi)層的石墨組合而成，所述形狀記憶合金為鎳鈦合金，所述的形狀記憶合金占金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管總體分量的6%-10%，所述的金屬鎢占金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管總體分量的5%-6%，所述的石墨占金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管總體分量的83%-91%。本發(fā)明提供一種金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管，具有提高了壓型石墨管力學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)。

2）利用金屬鎢作為磁約束反應(yīng)堆的第一壁材料的結(jié)構(gòu)，第一壁材料采用金屬鎢，高熱負(fù)荷區(qū)由第一壁材料、中間冷卻熱沉材料和后支撐材料按三明治結(jié)構(gòu)熱等靜壓焊接而成，在金屬鎢與中間冷卻熱沉材料之間和中間冷卻熱沉材料與后支撐材料之間分別設(shè)有中間適配層，在中間冷卻熱沉材料和后支撐材料上都分布有冷卻通道；低熱負(fù)荷區(qū)由第一壁材料和后支撐材料熱等靜壓焊接而成，在第一壁材料與后支撐材料之間設(shè)有中間適配層，后支撐材料上分布有冷卻通道；所述的中間冷卻熱沉材料為鉻鋯銅，后支撐材料為馬氏體/鐵素體不銹鋼。本發(fā)明使磁約束反應(yīng)堆在燃料再循環(huán)接近零滯留的條件下，滿足對(duì)低材料腐蝕、低燃料滯留的長時(shí)間穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的要求。

3）金屬鎢板做電解槽陽極，優(yōu)用原料氟化鋰鈹共晶體做電解質(zhì)，熔點(diǎn)范圍適合電解且無氟化氫成分，能從源頭上切斷四氟化碳及氟化氫等有害成分對(duì)成品六氟化鎢的污染。電解槽內(nèi)生成的六氟化鎢氣體以及夾帶的熔融鹽揚(yáng)塵和少量未與金屬鎢反應(yīng)的氟氣沿電解槽氣體出口管進(jìn)入氣體純化罐，用揚(yáng)塵過濾板及揚(yáng)塵吸附劑去除六氟化鎢夾帶的電解質(zhì)微塵；用鎢微球反應(yīng)層將未反應(yīng)的少量氟氣全部轉(zhuǎn)化成六氟化鎢，用微孔過濾器將夾帶的金屬鎢微粒全部濾掉，最終產(chǎn)出高純六氟化鎢氣體。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電解法直接合成高純六氟化鎢，具有工藝路線簡潔、成品雜質(zhì)少、收率高，綜合生產(chǎn)成本極具競(jìng)爭力等優(yōu)點(diǎn)。

制備^[1]

一種生產(chǎn)成本低、合成工藝簡單、合成過程易于控制、產(chǎn)率高的金屬鎢超細(xì)粉體的制備方法，用該方法制備的金屬鎢超細(xì)粉體活性高、粉體粒徑分布均勻、顆粒團(tuán)聚小、純度高、無雜相和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的前景大。技術(shù)方案是：將12~25wt%的鎢酸鈉粉體、1.5~5.0wt%的金屬鋁粉體和70~86wt%的鹵化物粉體混合均勻，制得混合物；將混合物置入管式電爐內(nèi)，在氬氣氣氛下以2~8℃/min的升溫速率升至600~1100℃，保溫3~6小時(shí)，再將所得產(chǎn)物放入濃度為2.0~4.0mol/L的鹽酸中浸泡3~8小時(shí)，過濾，用去離子水清洗至清洗液為中性，然后在110℃條件下干燥10~24小時(shí)，即得金屬鎢超細(xì)粉體。

主要參考資料

[1] CN201310255598.4一種金屬鎢超細(xì)粉體及其制備方法

[2] CN201610316135.8金屬鎢增強(qiáng)壓型石墨管

[3] CN201210069674.8一種利用金屬鎢作為磁約束反應(yīng)堆的第一壁材料的結(jié)構(gòu)

[4] CN201910015696.8金屬鎢做陽極電解熔融鹽合成高純六氟化鎢