仲鎢酸銨的除錫工藝
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- 發佈於：2015年12月17日
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仲鎢酸銨的各種除錫工藝主要都是著重於將鎢酸鈉溶液的錫酸根(SnO32-)中去除。這是由於當前我國所用鎢精礦的特點決定的：礦石中雜質錫的賦存狀態以SnO2為主，經堿分解所得的鎢精礦堿浸液中錫主要以錫酸根形態存在：
SnO2+2OH-—SnO32-+H2O。
目前，在我國鎢冶煉採用優質鎢精礦的情況下，由於礦石中雜質錫的含量不高(0.1%～0.4%)，形態單一，以SnO2為主，因此，所得浸出液中雜質錫的含量不會太高，在鎢冶煉工藝中採用以上各除錫工藝，都能生產出高質量的產品APT。當然，各除錫工藝也有一定的負面影響，主要是除錫率與鎢損率無法很好的平衡，儘管有的工藝鎢損較低，但同時除錫率也一樣不高。此外，各工藝還存有工藝複雜等缺點，由於引入了除錫工藝，對鎢冶煉工藝的生產週期、生產成本、工藝路線複雜程度等方面造成了較大的影響。
同時，值得指出的是，隨著我國優質鎢精礦的日益匱乏，可供開採的礦石資源中錫等雜質的含量越來越高、形態越來越複雜，鎢精礦中錫的賦存狀態有時不再以SnO2為主，而是以SnO2和硫化狀態的錫(黝錫礦Cu2FeSnS4；硫化錫SnS2等)共存。堿浸時，由反應式：
3SnS2+6OH-—2SnS32-+Sn(OH)62-，
由此得出，硫代錫酸根離子(SnS32-)在鎢酸鈉溶液中錫酸根含量升高的同時會出現。在目前的生產中，引起產品APT雜質錫超標的主要是硫代錫酸根離子。因此，除錫工藝的發展方向應著重研究去除硫代錫酸根離子，同時要兼顧精短的鎢冶煉工藝和保證鎢的回收率。國內對此研究的甚少，國外對此也未見相關報導。有學者對此進行過系統的研究，研究了溶液中硫代錫酸根的存在比例與溶液pH值的關係、硫代錫酸根的去除方法等，但都只處於摸索階段，還希望有更多的冶金工作者加人到此研究行列中來。
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提高鎢銅電極耐電弧燒蝕性能
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- 發佈於：2015年12月17日
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鎢銅材料是由鎢和銅的組合成的複合材料，其具有較高的硬度和密度，又具有良好的導電導熱能力、耐電弧燒蝕能力以及抗熔焊性是一些電極材料和觸頭材料的最佳選擇之一，在一些電火花EDM，電化學加工ECM，斷路器、真空觸頭以及高壓開關中都有著廣泛的應用前景。通常來說，鎢銅材料的性能決定於鎢和銅兩種元素的配比。
鎢本身具有高密度、高硬度、高強度、化學穩定性好的特點，若鎢銅電極材料中鎢含量增加，那麼鎢銅電極材料的硬度也會得到顯著的提升，尤其是高溫拉伸強度，這可以表現在鎢銅電極材料的損耗率降低，加工的穩定性提高。但是另一方面，由於鎢比重的提高，使得Cu含量相應下降，則銅本身所具備的優良的電導率和熱導率性能得不到充分體現，使得鎢銅電極材料電導率和熱導率都有所下降。反之，鎢銅電極材料中的鎢含量越低，即銅含量升高，則材料相應的可塑性、導電導熱能力、發汗冷卻效果以及抗熱震性能都會得到相應的升高。
此外，鎢和銅兩者熔點相差極大（W-3410℃，Cu-1084.5℃），兩者屬於完全不互溶體系，只有在高溫下才能互相浸潤，這也就使得其不適合一般的熔鑄法製造工藝，而需要採用粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）的方法加銅液的熔滲的方法（在高於銅熔點的溫度下，將液態銅熔滲製備好的鎢骨架中，將孔隙填滿。）。近幾年來，有越來越多的鎢銅電極製備工藝不斷地出現，根據不同電極的側重點不同（如截流水平、耐電蝕以及抗熔焊能力等），通過工藝改進等方法，提高其其中的某項性能，使鎢銅電極材料得到更好的應用。本文主要研究的兩種工藝為：其一，對納米結構鎢銅合金製備工藝的研究，主要通過改善鎢骨架中滲銅的孔隙度，使其微粒盡可能納米化；其二，在傳統粉末冶金（PM）的基礎上，通過在鎢骨架中添加一定量的稀土元素或稀土氧化物顆粒，在進行熔滲銅的方法。兩種方法都存在著一定的優勢以及一些不足之處。
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鎢合金屏蔽材料在γ射線中的應用Ⅱ
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從研究的草圖中可以看出，放射源通過鎢合金準直器形成窄束γ射線，在穿過吸收介質時，由於兩者的相互作用，其強度就會減弱，該現象稱為γ射線的吸收。伽馬射線的能力和吸收介質的密度等因素有關即密度越大、單位體積中原子、電子數越多，伽馬射線照射量率衰減得就愈快。
眾所周知，鎢是所有金屬中熔點最高、密度最大（相當於鋼的兩倍）的材料。因此鎢合金作為γ射線的屏蔽材料是最適宜的。早先的大型屏蔽構件使用較廣的壹般是鉛合金。但是鉛作為輻照防護構件存在著許多弊端，比如熔點低，硬度差，容易產生二次軔致輻射等等。此外鉛本身是重金屬汙染源，在使用過程中容易造成重金屬中毒。而鎢合金作為新型屏蔽材料有許多鉛合金所不具備的優勢：1、無二次韌致輻射；2、硬度大；3、同樣的厚度下屏蔽效果高於鉛；4、良好的抗輻射損傷和耐腐蝕性能。
由於鎢合金以其高密度、極強的防γ射線能力，高強度，無毒環保等優勢，且在較小厚度，較小的環境下較大程度的減少光子劑量率，因此成為射線屏蔽材料研究和發展的新方向。
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鎢合金屏蔽材料在γ射線中的應用Ⅰ
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γ射線是原子衰變裂解時釋放出的射線之壹。它雖然可以在醫療上用以殺死癌細胞達到癌癥治療的效果，但也容易造成生物體細胞內的DNA斷裂進而引起細胞突變、造血功能缺失、造成癌癥等疾病，如同壹把雙刃劍。γ射線的電磁波波長很短但是穿透力卻極強，又攜帶高能量。
雖然γ射線有廣泛的用途，但人體若長期受到γ射線大劑量的照射，就會誘發諸如白血病、甲狀腺病、骨腫瘤等惡性腫瘤病。對於孕婦而言，則可能引起人體遺傳物質發生基因突變和染色體畸變，造成先天性畸形、流產、死胎、不育等病癥。γ射線若長期照射到生活中常用的金屬器具、土壤或者食品等物質上，就會使這些原來沒有放射性的物質產生感生放射性，轉而對人體造成傷害。因此對γ射線實施屏蔽是必然的。
γ射線的威力主要表現在以下兩個方面：1、γ射線的能量大。由於其波長非常短，頻率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射線对人體的破壞作用相當大，且隨著劑量的增大而增大。2、γ射線的穿透本領極強。人體受到γ射線照射時，γ射線可以進入到人體的內部，並與體內細胞發生電離作用，侵蝕體內的有機分子。因此，必須尋找壹種安全可靠的防護材料來屏蔽γ射線。鎢合金屏蔽材料則可以很好地滿足安全可靠的要求，且以其高密度、高輻射吸收能力被廣泛關註。
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放射源的種類及鎢合金屏蔽材料防護
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經濟的發展促使各國在能源方面的探索愈來愈頻繁。新能源的發現和探索也將帶領人類走進壹個新的發展格局。核能作為壹種幹凈又經濟的現代能源可以被大規模地生產，然而也伴隨著壹系列的核廢料放射源汙染的問題。核反應堆工程中常見的放射源有α射線、β射線、γ射線、中子、質子、重氫核等它們都具有很強的放射性，會對人體造成危害。除此之外還有許多放射性物質，比如裂變產物（FP）輻射和他們的衰變產物（衰變輻射）等。在這些放射源中，其中γ射線與中子對人體的危害可謂首屈壹指，因為二者的穿透力更強。它們除了會對人體造成危害，也會透過對周邊物體的輻照使原先無放射性的物體成為另壹種放射媒介。因此在核屏蔽設計時，屏蔽γ射線及中子應最先受到關註。
對於γ射線來說，其屏蔽物質的原子序數越高，屏蔽的效果就會越好，如鐵、鎢、鉛、貧鈾、混凝土、磚、離子水等。其中尤以鎢合金作為屏蔽材料為最佳。而對於中子而言，由於其散射截面會隨著元素的種類和中子能力而變化復雜，所以不是原子序數越高的物質對中子的屏蔽效果也能夠越大。相反的，原子序數小的元素，反而能通過彈性散射使中子輻射劑量大幅度減小。研究發現，10cm厚度的鎢合金材料對中子的屏蔽率可達93%。
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鎢合金放射源盛放器
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近年來隨著我國科研技術的逐步發展和成熟化，放射性同位素和輻射應用技術也得到了較快的發展。隨之而來就是放射源引起的安全問題。眾所周知，放射源對人體健康和生存壞境是有較大傷害的，而根據其危害程度的不同，可以將放射源從高到低分為五類。其中壹類放射源危害程度最大，第五類放射源最小。那麽，什麽是放射源？放射源就是壹種永久性密封在容器中嚴密包層的固態放射性物質（除研究堆和動力堆核燃料循環外）。也就是說，這種有害的固態放射性物質需將其密封存放在容器中，但是如何保證放射源不外泄就使得放射源盛放器的選擇成為了重中之重。
據有關部門初步統計，我國現有的廢棄放射源大約有2.5萬枚，且有2000枚是以失控的情況存在於人類賴以生存的環境中，如同隱形炸彈壹般威脅著人類的健康安全。鎢合金（含鎢量85%~99%）是壹種添加少量鈷、鎳、銅、鐵等等元素組成的合金，也可稱為高比重合金或者高密度鎢合金。顧名思義，鎢合金有著較高的密度，使其成為制作放射源盛放器的絕佳材料。這是由於密度高的材料可以更好地防止放射性物質的外逸，從而使其安全地封存在盛放器內，杜絕安全隱患。
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鎢銅電極燒結機理與緻密度的關係（二）
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通過單元系固相燒結的原理，可以建立出如下圖所示的壓坯模型（固相階段粉體變化示意圖）：
圖中顆粒被包覆在內部且內部顏色較深的粒子為鎢W顆粒而外部呈白色的部分為銅Cu相，顆粒之間為點接觸。固相狀態下，粉體的收縮量占總體積收縮量的1/3，通常來說，鎢銅W-Cu粉體在固相狀態下燒結時是基本不會發生收縮的，但是在銅粉的燒結的過程中，若溫度上升到或者高於銅Cu的再結晶溫度這樣一來就會發生明顯的固相燒結。此外，在鎢銅W-Cu納米複合粉體中燒結開始的時候鎢顆粒基本還處於較為分散的狀態，基本上是銅Cu相與銅Cu相之間相互接觸的。因此，就有相關研究者提出銅Cu發生的固相燒結是在低於銅Cu液相溫度情況下燒結緻密化的主要機制，而被包覆在銅Cu內部鎢顆粒將在一定程度上阻礙這一過程的完全進行。
如上圖a-圖c的變化所示，由於銅液的擴散和流動作用使得顆粒間的接觸面積逐漸擴大，內部存在的氣體被排出，壓坯體被壓實且變得緻密。鎢顆粒之間在銅液的流動傳遞的作用下相互靠近並逐漸發生接觸，最終會在介面張力的作用下發生聚合長大。圖中a粉體處於較為鬆散狀態下的就是是壓坯的初始狀態，這時顆粒之間接觸面積較小以點接觸，包覆在Cu顆粒內部體積較小的鎢顆粒被銅分割開來；圖b中隨著燒結溫度的逐漸升高，顆粒表面原子的擴散和表面張力所產生的應力使其向接觸點流動，接觸面積也逐漸擴大，孔隙得到相應縮小，包覆在內部的鎢顆粒在銅液的流動作用下相互靠近並且在介面能作用下發生聚集長大；圖c，溫度再升高，顆粒接觸面進一步增加，孔隙繼續縮小並趨近於球形，被包裹在內部的鎢顆粒也發生進一步燒結，有些已經成為了一個新的較大顆粒，而這些大顆粒將阻礙銅的固相燒結的進一步進行。
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鎢合金圓柱配重塊在汽車中的應用Ⅱ
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鎢合金圓柱作為配重平衡塊用於汽車中，以此來保持平衡以及作為汽車曲軸配重，較之於汽車常用的無毒材料制成的配重塊，鎢合金的重量是它們的3.2倍，也充分說明了鎢合金圓柱在汽車設計中具有巨大的靈活性。由於鎢合金圓柱的生產工藝相比於鎢條會更簡單，因此鎢合金圓柱也更受歡迎。
經過壓制之後的鎢合金圓柱容易成型，易加工。而純鎢易脆，不易成型。鎢合金圓柱配重塊（如圖）用於汽車配重件時是在模塊上鉆壹個或者多個直徑為25/64或者更大直徑的洞，再填入所需數量的鎢合金圓柱，然後將壹個3/8英寸長的銷桿插入洞口即可。除此之外，鎢合金圓柱配重塊也能加工成軍工產品，模具以及各種配重件，諸如快艇配重件，車輛配重件，飛機配重件，直升機配重件，船用配重件和坦克配重件等等。鎢合金圓柱以及鎢合金方塊，通常也應用於軍工領域。
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鎢合金圓柱配重塊在汽車中的應用Ⅰ
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鎢合金圓柱配重是鎢合金配重塊的常見形式之壹，它不僅在材料本身上具有很大的優勢，在形狀上也有著很大的優點。鎢合金圓柱體具有很高的抗拉強度、良好的耐蠕變性和高的質量及大小比例，其高密度也增強了負荷分配控制的敏感性。這使得它能在有限的空間內有效地發揮作用，在汽車配重使用中能很好地安全、環保地運行。
目前環境汙染問題越來越受到人們的關註，環保理念也開始深入人心，鎢合金這種環保材料也逐漸被重視起來。無鉛車輪配重塊適應著時代的需求成為人們承諾對環保付諸行動的首選。現今，歐洲許多國家以及日本等汽車制造大國的制造商們已改用無鉛車輪配重，亞洲汽車制造商現在主要使用的就是鎢合金配重。美國汽車制造商為了應對人們對環保的需要將出口到歐洲的汽車也全部采用鎢合金配重（圖為鎢合金圓柱配重塊）。
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鎢合金配重塊概述Ⅱ
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在所有已知毒性物質中，書上記載最多的是鉛。古書上就曾有記錄認為用鉛管輸送飲用水會存在壹定的危險性。然而我們平時生活中還是能夠通過很多種途徑接觸到鉛，比如石油產品中含鉛，畫畫用的顏料含鉛，尤其是壹些老牌號的顏料含鉛較高，已經造成許多死亡事件。因此有的國家特別制定了環境標準規定顏料中鉛的含量應控制在600PPM之內。相較於此，鎢合金無毒無汙染，且具有高密度，高熔點，高硬度，高耐磨性，高極限抗拉強度，高延伸性，良好的機械加工性，高抗沖擊性和抗裂性等特性，因此鎢合金配重塊能廣泛地用於各個領域。
鎢合金方塊是制作鎢合金配重件的理想材料，但是采用普通的生產工藝難以生產出所需的鎢金方塊。而註射成型技術便是鎢合金方塊的最佳生產工藝。註射成型技術結合了各種優點，例如復雜的立體結構，高密度，高硬度，高精確度等。小體積高精密的復雜的部件也可采用註射成型技術生產。由註射成型制作的鎢合金的密度其相對密度高達95%-98%。高密度意味著可以大幅減小部件的體積。鎢合金方塊可以控制重量分配，還可以增加控制機制的靈敏度。
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