鎢粉陰極的應用-鎢海綿體的製備
- 分類：鎢的知識
- 發佈於：2016年6月24日
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新鎢粉陰極具有性能穩定、發射電流密度大、電子發射均勻性好、抗中毒能力強、蒸發小、壽命長等特點。利用鎢粉獲得鎢海綿體，浸漬液態混合鋁酸鹽後，進行組裝，並借助鐳射焊接成陰極元件。
制取鎢海綿體
用模具將高純細鎢粉壓制成方長條，然後在氫氣保護下，電流直接通過鎢條加熱，改變加熱電流大小，即可得到所需的鎢海綿體的孔隙度。由於在一定範圍內，陰極發射電流密度與海綿體孔隙度形成一定的正比例關係，而陰極的蒸發速率與孔隙度大小是成正變的指數關係，所以選擇鎢海綿體孔隙度的原則是在發射電流密度能滿足器件要求的前提下，儘量選取小孔隙度、落孔數的海綿體。
現在使用的鎢海綿體其孔隙度為15-20%，孔隙密度為53000-56000個/mm2。此種鎢海綿體既脆又硬，很難製成形狀複雜的鎢套筒。為了便於車加工，需將海綿體浸滲塑膠或無氧銅，即在氫氣保護下，將鎢條浸沒在石墨坩堝中的銅溶液內，保持若干小時，然後車製成所需的鎢套筒礦。為將孔度小、孔徑小的鎢海綿體中的銅去掉，用40-60%的硝酸進行超聲波酸洗，再經真空高溫淨化。
制取鋁酸鹽
鋇鎢陰極用鹽的製造，通常採用幹法和濕法兩種，所謂濕法就是按一定摩爾比稱取硝酸鹽硝酸鋇、硝酸鈣、硝酸鋁，同碳酸錢起反應生成碳酸鋇、碳酸鈣和氫氧化鋁，再經高溫焙燒即得鋁酸鹽。而幹法是用硝酸鋇、硝酸鈣分別同碳酸按起反應生成碳酸鋇、碳酸鈣，然後按一定摩爾比稱取碳酸鋇、碳酸鈣、氧化鋁粉，裝入球磨罐內，加適量的去離子水和瑪瑙球，球磨若干小時後，倒出烘乾，再經壓制成形和高溫焙燒方得鋁酸鹽。從工藝流程可知 濕法工藝流程短、混料均勻 而幹法工藝流程長、易帶入雜質、混料均勻性差。所以採用濕法制取鋁酸鹽，其配方為：BaCO3:CaCO3:Al2O3=3:0.5:1。此配方同4:1:1相當，活性較好，有利於支取大的電流密度。
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鎢粉陰極的應用-鎢粉的選擇
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- 發佈於：2016年6月24日
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鋇鎢陰極是六十年代初興起的一種新型的儲備式陰極。其工作溫度一般為1000-1500℃，適用於一般的微波管。但由於原材料的選擇和製作工藝不當，使得鋇鎢陰極的性能得不到應有的發揮。為此，有相關學者開展了新鎢粉陰極新工藝的研究。從原材料鎢粉著手，對其化學成份和物理性能進行研究，對鎢海綿體的製作工藝鎢海綿體的孔度、孔數的研究，對鋁酸鹽製作工藝和陰極元件的裝配工藝、焊接工藝以及陰極性能和鑒定方法等，均進行了全面而系統的研究。由多種試驗和分析表明，鋇鎢陰極採用新鎢粉制取小孔度、小孔徑、單位面積孔數多的鎢海綿體，浸漬液態混合鋁酸鹽後，進行組裝，並借助鐳射焊接成陰極元件。此陰極元件經特製的二極體檢測和預蒸發處理後，具有性能穩定、蒸發小、發射電流密度大、發射電子均勻性好、壽命長等特點，它的性能優於一般鋁酸鹽鋇鎢陰極。
原料鎢粉的選擇
鎢粉是鋇鎢陰極海綿體的基體材料。鋇鎢陰極的性能在很大程度上取決於鎢粉的化學成份和物理性能。選用藍色氧化鎢粉末經氫氣還原成鎢粉。此粉為高純細鎢粉（相當於FW-1鎢粉），其雜質含量見表1。由表中得知，該鎢粉中的雜質含量小於美國一位學者在1981年的IEEE Proc.中給出的資料，也小於氧化物陰極鎳基體中的雜質含量。關於這種鎢粉的物理性能見表2。由表得知，該鎢粉的比表面積遠大於一般氧化還原鎢粉，其形狀為類似球形的多面體。粉末大小由實驗確定，平均粒度為3±0.2μm，其中1-5μm占80%以上。利用這種鎢粉，就可以獲得孔隙度小、孔隙密度大、比表面積大、活性好、開孔率高的鎢海綿體（98%）。
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顯像管蒸鍍用鎢加熱子的使用壽命——熱處理
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在顯像管蒸鍍的過程中絲材表面會因為溫度的變化而產生結晶組織，結晶組織達到一定數量時就會大大縮短加熱子的使用壽命，因此，在蒸鍍過程中廠家應該注意控制絲材表面結晶組織的數量。另外，鋁的插入量越多，鎢加熱子的使用壽命也越短，因此鋁的插入量最好不要超過理論的蒸鍍量。除了這兩個原因之外，鋁的流動型在蒸鍍的過程中對加熱子的使用壽命的影響也是相當大的。鋁蒸氣在鎢絞合螺旋表面流動所浸濕的螺旋圈數來衡量鋁的流動性。浸濕的螺旋圈的數量越多，表示鋁的流動性越好。鋁的流動性越好，每次蒸鍍後殘留在螺旋表面上的鋁就會越少，與鎢的反應機率就越小，便可延長鎢絞合螺旋的使用壽命。相反，如果鋁的流動性較差，那麼每次蒸鍍後殘留的鋁就會長期沉積在鎢絲表面，從而縮短加熱子的使用壽命。
熱處理溫度對加熱子的使用壽命也具有一定的影響力。加熱子在顯像管蒸鍍繞製成形後，為了提高其使用壽命，會將其放在加熱爐中，在1400℃的條件下保溫10分鐘，進行熱處理。當熱處理的溫度高於1450℃的情況下，絲材達到完全再結晶，螺旋就會變得很脆，一碰就碎，無法再次使用。如果熱處理溫度低於1350℃的話，就無法消除絲材變形過程中產生的內應力，也會降低其使用壽命。因此。控制熱處理的溫度也是至關重要的。
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鎢粉和鉬粉在火焰噴塗噴焊中的應用
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- 發佈於：2016年6月23日
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金屬材料品種繁多,性能各異,用途各有不同。人們總是想用最小的代價,換取最大的價值。鎢、鋁是貴重金屬,一般小型鎢、鋁器件不得不用整體材料制做,然而大型鎢、鑰器件用整體材料制做是非常不經濟的。
自從熱噴塗噴焊工藝問世後,鎢、鑰的熱噴塗噴焊工藝也提到議事日程上來了。用廉價金屬材料預製成坯件,在需耍的地方熱噴塗噴焊一層鎢、淚,達到與使用整體鎢、鑰材料同樣的效果,或者與坯件表面形成合金,達到使坯件表面改性的目的,這樣便節約了大量的貴重鎢、鋁材料。鎢、鋁是高熔點金屬,用一般火焰難於直接熔化。經過最近十兒年的努力探索,利用等離子火焰對高熔點金屬進行熱噴塗噴焊已不再是一件難事。但是等離子噴塗噴焊設備費用昂貴,而且還需要氫氣做載體,限制了它的普遍採用。因而又發展了一種採用添加自熔合金的燃燒火焰的熱噴塗噴焊技術。氣體燃燒火焰雖然難於直接燃化鎢、鑰等高熔點金屬粉末,但火焰把添加的自熔合金熔
化後,熔化了的自熔合金可以把鎢、鋁粉末牢固地粘結到坯件上。
鑒於火焰噴塗噴焊工藝的需要,鎢粉和鋁粉必須要有很好的流動性,否則,噴咀或粉末通道被流動性不好的粉末堵住,噴塗噴焊工藝便無法繼續進行一般工業鎢粉和州粉的粒度分佈範圍很寬,無法直接使用。經過一些學者一年多米的努力探索，可以用特殊的分級方法把分佈範圍縮小,從而達到合理使用。用篩分或特製的分級機都可達到粉末分級的目的。火焰噴塗噴焊適用的粒度範圍一般在10~100微米之間。可以把這種粒度範圍的粉末分成10~50微米和50~100微米兩種粒級分別使用。根據特殊要求,也可以把這個粒度範圍的粉末分成其他粒級使用。
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鎢粉和鉬粉噴焊工藝的應用
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鎢、鉬噴塗噴焊工藝在不斷優化的過程中,在許多工業部門大顯身手。其應用領域有:軸承,承受高負荷的曲軸,鼓風機的葉片,凸輪成形用的沖頭,汽車發動機的活塞環、變速器同步環等磨損零件,泵柱塞,爐子滑輥,製造玻璃器皿的模具,發動機活塞的頭部和退火軋輥,火箭與噴氣式發動機的噴咀等。
在內燃機發動機曲軸的軸承表面用等離子火焰噴焊一層由鎢粉和鎳鉻基自熔合金組成的複合塗層,是極好的耐磨軸承表面,能承受大型發動機的極大的負荷。
過去,重型機誡用的軸承,一般都是用整體青銅鑄造的。為了降低成本,現在改用鑄鐵製成毛坯,再在鑄鐵毛坯表面噴塗一層0.1毫米厚的鉬底層,再在鑰底層上噴塗一層青銅塗層。這種噴塗軸承的壽命是青銅鑄造軸承的3、4倍,而且成本降低35%。
在鎳鉻基自熔合金粉中加入10-50腸鋁粉組成的複合粉末,用氧-乙炔火焰噴塗到冷軋鋼板上,其塗層具有熔融塗層的特點,非常適合於修理磨損的軋輥和軸承。需要修理的軋輥的數量是相當多的,日前國內某些單位用3Cr13管絲堆焊修理軋輥,經濟效益可觀。火焰噴塗方法修理軋輥比堆焊修理品質高,而且工藝較為簡單。軸承在運轉機械上是必不可少的,磨損報廢的軸承修復使用,對降低金屬消耗,節約設備維修費用能起巨大作用。
英國某煤礦的粉煤分離場在大型鼓風機的葉片上噴塗了鉬塗層。為了試驗塗層的效果,在磨損最嚴重的葉片根部噴塗0.08-0.13mm的鉬塗層,經過1500小時運轉,在噴塗了鉬的地方幾乎看不到磨損的痕跡,而在未噴塗的地方,山於磨損,葉片變薄。
用於沖制汽車車軸支架端部法蘭盤的沖頭,壽命只能完成200~300個成型作業。為了提高沖頭的使用壽命,曾經用各種碳化物、工具鋼材料以及鍍鉻做試驗,均未收到顯著效果。而在表面噴塗了一層鉬的沖頭,可沖制3~4萬個製品,損壞的沖頭,經再噴塗後仍可繼續使用。
汽車發動機的活塞環、變速器同步環等各種磨損極為嚴重的零件表面噴塗一層鉬,一也可顯著提高它們的使用壽命。
高密度鎢合金是由W-Ni-Fe或W-Ni-Cu組成,其主要成分W的含量高達90%。過去沒有考慮這種合金失效後的修復問題。用鎳基自熔合金做粘結劑的分級鎢粉的熱噴塗技術,可望達到修復某些失效鎢合金的目的。
高密度鎢合金由於密度高常用做X射線或丫射線的遮罩材料。金屬吸收X射線或γ射線的能力與其密度成正比。過去在大多數情況下都用鉛做各種射線的遮罩材料。高密度鎢合金的密度為鉛的1.5倍以上,達到同樣遮罩效果,採用鎢合金只需鉛的2/3厚就足夠了。鎢合金已在Co60放射治療機中用做貯藏器。
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