鎢絲生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)鎢絲是一個(gè)復(fù)雜和困難的工藝。整個(gè)過程必須受到嚴(yán)格的控制,通過控制適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分以確保成品鎢絲的物理性質(zhì)。在生產(chǎn)過程中,如果想通過偷工減料以降低生產(chǎn)成本,都會導(dǎo)致成品鎢絲性能不佳。
由于鎢絲的熔點(diǎn)是所有金屬最高的,因此想用傳統(tǒng)的方法從礦石中獲得鎢是不可能的。鎢是通過一系列的化學(xué)反應(yīng)從礦石中獲得的。準(zhǔn)確的工藝會因?yàn)楣?yīng)商和礦石成分的不同有所改變,但礦石粉碎后,烘烤或通過一系列的化學(xué)反應(yīng)、沉淀和洗滌以獲得仲鎢酸銨(APT). APT可以直接被銷售或進(jìn)一步加工成氧化鎢。氧化鎢通過在氫氣環(huán)境中烘烤獲得純鎢粉和水蒸氣。鎢粉是生產(chǎn)包括鎢絲在內(nèi)的鎢壓制產(chǎn)品的起點(diǎn)。
從鎢粉到鎢絲需要經(jīng)過以下步驟:
1. 模壓 鎢粉被篩選和混合。固定重量的粉末被放進(jìn)不銹鋼模具中,粉末被擠壓成一整根棒,但是是易碎的。將模具移開。
2.預(yù)燒結(jié) 這根易碎的棒被放置在難容金屬器皿,并放入氫氣燒結(jié)爐中。高溫使金屬顆粒不斷地凝聚在一起。這一過程中,致密性可到達(dá)約60% - 70%,粒度不會增加。
3.完全燒結(jié) 棒被放置到一個(gè)特殊的水冷卻處理裝置。通過棒的電流,產(chǎn)生的熱量會使鎢棒的致密性達(dá)到約85%至95%。與此同時(shí),棒的內(nèi)部鎢晶體開始形成。
4.擠鍛壓加工 這時(shí)候的鎢棒是比較結(jié)實(shí)的,但在常溫下還是比較脆的。通過提高它的溫度到1200℃到1500℃,鎢棒可以變得更有韌性。在這一溫度下,鎢棒可以錘鍛機(jī)器被擠壓。錘鍛機(jī)是通過一種模具每分鐘10000次有規(guī)律地捶打鎢棒來減少鎢棒的直徑的裝置。通常,每捶打一次鎢棒的直徑會減少12%。通過擠鍛壓,使晶體結(jié)構(gòu)拉成變成纖維結(jié)構(gòu)。但要使成品的強(qiáng)度和柔韌性得到改善,鎢棒必須不斷地被從新加熱,且捶打要一直持續(xù)到鎢棒的直徑達(dá)到0.25 到 0.10英寸。
5.拉拔 被擠鍛壓過的鎢棒直徑約0.10英寸,接下來要通過拉絲模拉拔使其直徑變得更細(xì)。絲被通過硬質(zhì)合金拉絲模或金剛石拉絲模潤滑和拉拔。最終要減少到的精確的尺寸取決于精確的化學(xué)組成和最終要使用的鎢絲。當(dāng)鎢絲被拔拉,其纖維結(jié)構(gòu)會再次拉長,抗拉強(qiáng)度也由此而增加。某些時(shí)候鎢絲還需要被進(jìn)一步的加工達(dá)到更細(xì)的直徑,甚至可以到達(dá)0.005inch。