钨的知识

纳米硬质合金—放电等离子烧结

发布于 2016年五27日

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放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering，SPS）是基于电火花烧结基础上发展起来的一项新型烧结技术。它是等离子烧结中的一类，利用瞬间、间隙放电能并在加压环境中进行烧结。而另一类则是在真空的环境中，利用5000-20000K的等离子火焰加热无加压烧结，被称为热等离子烧结。放电等离子烧结的基本原理是利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬间高温来实现烧结过程，通过瞬间产生的放电等离子被烧结体内部每个颗粒产生均匀的自身发热并使颗粒表面活化。简单来说，SPS技术就是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结，因而在一些文献上也会经常被称为等离子活化烧结或离子辅助烧结技术。脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。另外，由于升降温的速率快、保温时间短，有效地避免了表面扩散阶段，阻碍了颗粒的长大，大大缩短了生产周期，提高了整体的效率。

通过与传统真空烧结技术的对比，SPS烧结技术所制备的纳米硬质合金晶粒度较细、致密化程度更高、组织更为均匀、没有明显的孔隙缺陷。而真空烧结的样品组织结构疏松、颗粒间留有大量孔隙，晶粒长大的现象较为明显。从致密度上看，真空烧结达到完全致密的烧结温度比放电等离子烧结技术高近300℃，烧结时间也长近6h，且在SPS烧结过程中样品致密化程度并没有发生超过某一最佳烧结温度，致密化程度反而下降的情况。这是由于在SPS烧结过程中并没有出现Co相的挥发，样品致密化一直随着烧结温度的升高而增加。从硬度上看，SPS烧结后的样品洛氏硬度和显微硬度都明显高于传统真空烧结的样品。这是由于真空烧结的热源在样品外部，热传导过程是由外向内的，表面首先达到烧结温度，但是内部的热量还未得到有效的传导，存在一定的孔隙，难以达到完全致密。而SPS烧结过程中，放电等离子的存在使得烧结体内部的每个颗粒自身均匀发热，颗粒表面原子处于活化状态，整个致密化过程一起进行的，没有致密化先后的问题存在。

硬质合金钻头

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储能型三氧化钨光催化剂

分类：钨业知识

发布于 2016年五27日

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光催化作用产生的两个条件：光照和光触媒同时存在。一般，二氧化钛光催化剂在特定波长（388nm)的光照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化过程，把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物，并具有抗菌的作用。然而，二氧化钛只能在足够强度的紫外光照射时呈现很高的光催化活性，而在可见光下几乎没有活性。室内光中几乎都不含有紫外线，故而，二氧化钛在室内光线较弱或者无光环境中几乎不能自身完成光催化反应。

有研究指明通过掺入储能型材料，能很好的解决这个问题。三氧化钨和三氧化钼是储能及能还原能量的材料，二氧化钛在光的激发下产生电子和空穴，传递给储能型材料；储能型材料在获得电子的同时，为内部保持一定电荷以吸引阳离子，释放能量同时还原氧而形成过氧酸，达到在暗处抗菌性的作用。这里的储能型光催化剂是在光照较弱或者无光情况下依然能持续发挥高效光催化活性作用。

另外，该种储能型材料还加入稀土元素为激活剂，使得复合材料的储能型光催化剂能在弱光及无光状态下进行光催化作用。稀土元素储能的实质是未填满的4f层电子跃迁而产生的，由于4f层电子被5s和5p电子层的电子所屏蔽，晶体场对谱线位置影响较小，所以晶体场中的能级类似于自由电子的能级，表现为分离能级。物体发光的实质就是能量的转换，故而，稀土元素具有无法比拟的光特性。另外，稀土元素的特殊电子结构使其具有非常强的光谱性质，其发光范围几乎覆盖了整个固体发光的范畴，能将吸收到的能量以光的形式发出；同时，丰富的电子能级为不同的能级跃迁创造了条件，使得稀土元素获得多种发光性能。

将能利用光源进行感光储能的三氧化钨、三氧化钼和稀土元素与二氧化钛结合运用起来，形成复合材料的储能型三氧化钨光催化剂，发挥各自优势，拓宽光触媒的运用领域。

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纳米铂担载三氧化钨光触媒

分类：钨业知识

发布于 2016年五27日

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染料废水因其成分复杂、色度高、排放量大、毒性大、可生化性差等特点，一直是各种污染物中老大难的问题。国际上，常用的治理方法有物理化学脱色法、吸滤-焚烧法，然而，这两者的局限性都比较大。纳米二氧化钛作为一种高效节能的光催化功能材料，具有化学性质稳定、无毒、氧化能力强、能耗低，并且能有效去除大气和水中的污染物，而成为解决能源问题的理想材料。二氧化钛的禁带宽度（E=3.2 eV)较大，这显示了它只能够在波长较短的紫外光下被激发，却不能够很好的利用到其它波段的光能量，而这恰恰限制了它的应用；另外，它的光转换效率很低（小于4%)，不能有效地利用太阳能，因此，研究开发可见光响应的高活性的光催化剂变得十分热门。

钨系催化剂，如钨单质、钨的氧化物、钨的硫化物及杂多钨酸，它们对脱硝、加氢脱硫、氧化、烃类异构化、烷基化等许多反应具有良好的催化性能。尤其三氧化钨是一种相对廉价并且非常重要的钨化合物，它除了具有很好的光致变色性能和气敏性能外，还有很好的光催化性能，既可以做主催化剂又可以做助催化剂。

研究发现，三氧化钨的禁带宽度较低（2.4〜2.8eV)，说明它能够利用更大波段的光，尤其能够有效的利用太阳光中的可见光。然而，正是以内它禁带较窄，单一氧化钨成分的光触媒氧化还原能力较小；另外，氧化钨半导体光触媒受到光激发产生电子e-和空穴H+ ，由于H+容易与e-复合，从而大大降低了它的光催化活性。因此，提高光催化剂催化活性的关键在于如何降低其复合率，延长H+和e-的寿命。有研究指明贵金属纳米铂担载三氧化钨光触媒具有极高的光催化活性，能够有效的解决氧化钨光催化剂活性低的难题；同时能有效利用可见光，扩宽了它的应用领域。其方法如下：

1.将三氧化钨粒子溶解于无水乙醇或甲醇或异丙醇，磁力搅拌处理后，再进行超声震荡、离心处理、真空干燥后待用；

2.将经过前处理的氧化钨加入到玻璃试管中，然后加入甲醇水溶液和氯铂酸溶液，加入磁力搅拌，超声震荡，再通入氮气后密封玻璃试管；

3.光照反应，在磁力搅拌条件下，将步骤2的玻璃试管在高压汞灯光照下反应，反应完毕后取出样品进行离心处理、去离子水洗、无水乙醇清洗、干燥，研磨成粉末，即得到纳米铂担载三氧化钨光触媒。

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废钨条制钨粉——化学气相迁移

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发布于 2016年五27日

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随着工业的迅速发展，虽然带来的经济效益很高，但是其对环境的破坏性也是逐年增加，因此各国对金属的回收越来越重视。日本在1975年就专门设置了钨回收专门委员会，简称为WR。该委员会估计每生产100吨硬质合金的时候可回收31.3吨的钨，也就是31.3的回收率，日本的实际回收率为10%，美国是20%。其中氯化法所需要的设备比较简单，对原料的适应性比较广，目前，该方法被认为是比较有发展前景的方法之一。近年来，用化学气相迁移的方法从废弃的钨条中制取钨细粉得到广泛关注。

首先是在950℃的环境下，用氯气将钨条垂熔时夹头两端的切块进行氯化，氯化物会通过氩气输送到还原管里，然后用氢气进行还原反应。将氯气装入工业瓶中，然后经过浓硫酸脱水后与氩气进行混合。用钯石棉在350℃的条件下对氢气进行脱氧，然后使用硅胶，分子筛进行干燥。最后将反应获得的超细钨粉收集放在收粉管里面，在净化和吸收其中的氯化氢之后，含氢废气会排放燃烧。最终制备的钨细粉含氧量为0.64%，氯气含量为0.075%，氯化残渣为0.033%。

通过化学相迁移的方法也能制备相同质量的钨细粉。虽然在纯度上，铝的含量稍微比较高，但是其他所有金属杂质大多低于甚至等同于工艺钨粉制备的超微钨细粉。这样以来不仅可以大大降低工业成本，还有利于钨细粉的应用推广。

钨粉和钨条

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钨条与卫星

分类：钨业知识

发布于 2016年五27日

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卫星是指一种宇宙中的天体，它环绕着一颗行星并且按照一定的闭合轨道作周期性的运转。在太阳系里除了水星和金星以外，其他行星都是天然天体。目前被人类所发现的天然天体总数就至少有160颗。天然天体是指环绕着行星运转的星球，而行星又环绕着恒星运转。就比如在太阳系中，太阳是恒星，地球及其它行星环绕太阳运转，月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着地球及其它行星运转，这些星球就叫做行星的天然天体。

前不久，国际上出现了一种名为卫星动力炮的武器，人们称之为“上帝权杖”。这是一种还在研制和开发当中的地外打击装置。理论上，这种武器可以通过轨道天体携带的钨条对地面进行射击，而且如果在理论条件下是可以覆盖整个地球的任何一个范围的。从太空发起的攻击，不仅能够摧毁大片地面建筑群，就连深达数百米的地下掩体也无法避免。动力炮是通过重力打击地面，可加速到3403米/秒。相当于核武器的杀伤力，但是不会造成灾难性的核辐射。

在电影《特种部队2》中提到的所谓“发射井”都可视为地球同步卫星，钨条在没有推力的情况下会和“发射井”一起绕着地球做椭圆运动。但是，根据能量守恒定律，该类型钨制品落地的动能不超过其在近地轨道上拥有的势能，而它在近地轨道上的势能也不能超过发射它的火箭所拥有的动能。所以，实际上该类型钨制品的落地动能大概不到火箭燃料能力的四分之一，因此，这种武器目前还停留在理论阶段。

钨条和卫星

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