1、XXXXXX 毕业论文钨粉生产工艺的研究学 生：XXX学 号：XXXX专 业：物理学班 级：XXXX指导教师：XXXXXXXXXXXXXX二 O 一三年六月摘 要I摘 要钨 粉 在 工 业 生 产 中 占 着 越 来 越 重 要 的 位 置 ， 本 文 着 重 对 钨 粉 的 生 产 工 业 做 出 来 研究 ， 其 中 包 括 研 究 钨 金 属 的 性 质 和 用 途 ， 钨 的 物 理 性 质 ； 化 学 性 质 以 及 钨 的 实 际 用 途 。只 有 了 解 钨 的 性 质 和 性 能 的 重 要 性 才 能 更 好 更 透 彻 的 研 究 钨 的 生 产 工 艺 。 金属钨具有广泛
2、的用途，钨合金中最主要的原料是钨粉，其粒度的大小对合金的性能起关键性的作用。钨粉的粒度主要为粗、中、细粒。含细颗粒的合金比含粗颗粒的合金，其性能明显的提高；若合金含超细晶粒，则性能可产生质的飞跃,达到高强度与高硬度的统一，从而扩展其应用领域。同时，金属钨在这些领域中的应用还与其形貌、粒度的分布有着密切的关系。本文综述了近年来超细钨粉的多种制备方法，并对比不同方法所制备超细粉末的优缺点。最后在生产工艺的介绍中本文挑选了目前工业上最常用的三氧化钨还原法制作钨粉的方法以及各种超细钨粉的生产方法做出了分析和研究。关 键 词 ： 钨 粉 ； 性 质 用 途 ； 工 业 研 究 ； 超 细 钨 粉 ； 三
3、 氧 化 钨 氢 还 原 法ABSTRACTIIABSTRACTTungsten powder in industrial production occupied an increasingly important position, this paper focuses on the production of tungsten powder made out of industrial research including research on the production of tungsten, tungsten physical properties; chemical prope
4、rties as well as the actual use of tungsten .Only by understanding the nature andProperties of tungsten in order to better the importance of a more thorough study of tungsten production process. Tungsten with a wide range of uses the most important raw material for tungsten alloy of tungsten powder,
5、 the particle size of the size of the alloy play a crucial role in the performance. The grain size of the tungsten powder is coarse, medium and fine. Alloys containing fine particles than coarse particles containing alloy, its performance significantly improved; if alloy containing fine grain, the p
6、erformance can be a qualitative leap, to achieve high strength and high hardness unity to extend its field of application. Meanwhile, the metal tungsten in these areas and their application also morphology, particle size distribution has a close relationship. This paper reviews recent variety of fin
7、e tungsten powder preparation method, and compare the different methods of Ultrafine Powder advantages and disadvantages. Finally, in the introduction to this paper, the production process of the current selection of the most commonly used industrial reduction of tungsten trioxide tungsten powder pr
8、oduction methods and a variety of ultra-fine tungsten powder production methods made the analysis and research.Key words: tungsten; powder nature uses; industrial research; ultrafine tungsten; tungsten trioxide hydrogen reduction method目 录III目 录摘 要 .IABSTRACT.II目 录 .III第一章 前 言 .1第二章 钨冶金概论 .32.1 钨冶金简
9、史 .32.2 钨的矿物 .32.3 钨的资源 .3第三章 钨的性质用途及其氧化物 .53.1 钨的物理机械性质 .53.2 钨的化学性质 .53.3 钨的用途 .63.3.1 在钢铁工业中的应用 .63.3.2 在硬质合金中的应用 .63.3.3 在触头材料及高比重合金中的应用 .73.3.4 在热强和耐磨合金中的应用 .73.3.5 在电真空与电照明技术中的应用 .7第四章 工业生产金属钨粉方法的研究和比较 .84.1 氢还原工艺生产钨粉的研究 .84.1.1 原料三氧化钨的制取 .84.1.2 氢还原工艺化学反应原理 .84.1.3 氢还原设备的介绍 .94.1.4 氢还原三氧化钨反应速
10、度影响分析 .104.2 其他生产钨粉工艺的研究 .114.2.1 流化床-喷雾干燥法 .114.2.2 氧化钨还原法 .114.2.3 相转移合成法 .124.2.4 等离子体技术 .134.2.5 自蔓延高温还原法（简称 SHS 法） .13目 录IV第五章 钨粉生产过程中的质量控制 .155.1 钨粉生产中 的杂质元素及其作用 .155.2 钨粉生产中的质量控制 .16第六章 结 论 .17参考文献 .18致谢 .19文献综述 .20四川理工学院毕业论文1第一章 前 言钨是 1781 年瑞典药剂师卡尔威廉舍耶尔(1742-1786)发现的。他用硝酸分解一种矿物(现称为白钨矿) ，析出了尚
11、未发现的新物质，各种试验证明它是一种新元素的酸)钨的化合物,称为黄钨酸。1783 年，西班牙人又从另一种矿物中(现称为黑钨矿)析出了此新元素的酸。并在同一年，人们用碳还原三氧化钨而在世界上第一次制得了金属钨粉。同在 1783 年第一次用氢还原三氧化钨(WO 3)得到了金属钨粉，是钨冶炼技术的一个革命性的发展，在发现钨 100 年以后，钨才获得了工业上的应用。在十九世纪五十年代，人们发现了钨对钢的性质有良好的影响，但是钨的生产和广泛应用却在十九世纪末和二十世纪初才开始的。1893 年，人们研究出从钨精矿生产钨铁的方法 1900 年，成功地制成高速切削工具用的钨钢。大约在 1904 年开始用钨作灯
12、丝。1909 年，人们又研究出可塑性钨的方法,从此,钨在电工方面的应用才得到发展。1910 年美国通用电器公司的何力吉成功地采用粉末冶金法由钨粉制成延性钨丝。1923-1925 年，人们研制碳化钨基硬质合金，1926 年开始工业生产，这是钨冶金发展的重要阶段。直到现代，钨在工业上仍主要应用于钨钢、硬质合金、钨丝等。我国早在十世纪就发现了钨矿，当时称之为重石，但正式开采并出口钨矿却是在1914 年 1。我国钨矿储量居世界第一位，占世界总资源储量的 47%，工业储量占世界的 51%。我国是世界上主要的钨生产国和出口国,钨原料产量和出口量均居世界第一位，目前我国的钨原料产品己经占了全球市场的 60%
13、以上份额，具有影响全球钨原料市场的能力由于钨具有熔点高、蒸汽压低、硬度高、比重大、热膨胀系数小、耐腐蚀性好等优异的物理和化学性能,广泛地用于冶金、电子、化工、机械切削、宇航工业和核子工程等各个领域,具有极高的工业价值。在冶金方面，钢中添加钨能使钢在高温下具有极高强度、硬度和耐腐蚀能力，用于生产合金工具钢、高速工具钢和热锻模具钢。在宇航和军事工业中，钨作火箭喷管、发动机结构等的重要材料,钨合金纤维一高温合金复合材料，可作为制造涡轮和喷气发动机叶片的材料；钨还是高比合金的基体材料。在电子工业和电工材料方面，钨用于制造各种类型灯泡的灯丝，是照明和各种电子管的重要材料。在原子能工业上，钨可以作为包套材
14、料合金的添加剂以及某些高温部件。化合物应用比较广泛。钨酸钙、钨酸镁可用作荧光灯的荧光体；二硒化钨、二硫化钨可作为润滑材料；磷-钨酸、硅-钨酸可作为颜料；此外，钨及其化合物可以用于纺织、玻璃陶瓷、医药及其它方面。关于钨制品,主要是仲钨酸按、蓝色氧化钨、金属钨粉和碳化钨粉、硬质合金及硬第一章 前言2质合金整体微型钻。这些产品的特点是,前者是后者的主要生产原料，而每种产品又都可以作为商品独立出售，因此，已形成了一个钨制品生产系列，以适应市场的需要。总之，钨的应用极其广泛，世界钨的消费日益的增长，钨粉的生产工艺的创新和研究已成必不可少。四川理工学院毕业论文3第二章 钨冶金概论2.1 钨冶金简史1781
15、 年用销酸分解钨酸钙矿（白钨矿）制得黄钨酸。1783 年分解钨锰铁矿（黑钨矿）也制得黄钨酸。相继用木炭还原三氧化钨而制得钨粉。并定名这种金属为钨。1847 年发表了制造钨酸钠、钨酸和金属钨的方法的专利。1855 年金属钨作为钢铁的添加剂而促进了冶金工业的发展。1909 年由钨粉制造出致密钨，相继制造出钨丝，从而促进了电灯泡及电子工业的发展 1923 年由钨粉制造出碳化钨和硬质合金，从而推动了机械加工工业的技术革命。近年来，钨作为耐高温结构材料更广泛的用于火宇宙飞船及原子能工程上，因此更加促进了钨冶金工业的发展。目前世界上的钨产量已超过30000 吨/年。2.2 钨的矿物钨是一种比较稀有的金属元
16、素，在地壳中的克拉克值仅为 110-4。钨几乎存在于各类矿石中，只是含量很低，得益于地质的不断运动造成了钨的富集，从而形成能被人类开发的钨富集矿。自然界中已发现的钨矿物有几十种，而最具工业开采价值的为白钨矿和黑钨矿。白钨矿又叫钨酸钙矿，主要成分是钨酸钙，最常见的颜色为灰白色，白钨矿比较脆，表面呈现贝壳状或参差状断口，在紫外灯照射下，可发出浅蓝色荧光。白钨矿主产于我国江西的大余，湖南的安化和云南的文山等地。黑钨矿也被称为钨锰铁矿，主要成分是钨锰铁和钨酸锰。黑钨矿主要呈现的颜色有黑色、棕红色和红褐色，外表看起来有半金属或树脂光泽，表面呈现弯曲片状、粒状和致密状。黑钨矿也很脆，带弱磁性。常伴生于钨矿
17、中的元素有 Sn、Mo 、Bi 、Cu、Pb、Zn、Sb、Au、Ag、Co、 Be、Li、Nb、Ta、Re 、S 、P、As 等，这些元素中，S 、P 、As、 Mo、Ca、Mn、Cu、Sn 、Si、Fe、Sb 、Bi、Pb、Zn 等是钨冶炼工艺和钨制品中的有害杂质元素，这些杂质不能直接丢弃，需经过技术处理富集回收，这样既能变废为宝、综合利用，又不污染环境 1。2.3 钨的资源地壳中的钨含量约为百万分之一点一，其相对丰度序在金属中居第十八位。在元第二章 钨冶金概论4素中居第二十六位。世界上有钨矿蕴藏的国家主要有中国、加拿大、俄罗斯、奥地利、巴西、缅甸、韩国、玻利维亚、葡萄牙、美国、澳大利亚等。中国的钨资源极为丰富，出口量和储量都是世界第一。我国钨的探明储量为 606 万吨，占世界总储量的 56 %。我国钨矿的储量、开采量与国际贸易量均居世界首位，可以左右钨的国际市场。随着我国钨冶金工业的发展，钨的精矿出口正逐步转变为半成品及钨的深度加工产品出口。国内探明有钨矿储量的省份主要有江西、湖南、广西、福建、河南、云南、广东、甘肃，这些省的钨矿储量达到全国钨矿总储量的 80%以上。钨在矿石中的含量并不高，一般含 WO3 为百分之零点几，最富的矿也不过含 24%的三氧化钨。
