钨丝: 八月 2015

2015年8月20日星期四

电解抛光生产超细钨丝

电解抛光也是一种微细加工工艺,用在钨丝减径上，只要正确地控制工艺参数,加上可靠的技术措施,就能够生产出超细钨丝。

进一步改进电源,提高收排线机及放线装置的性能,使收排线机工作速度误差达到±1/1000、改善钨丝直径测量装置的性能,设计合理的电解槽,就可能连续生产出2.5微米的超细钨丝,赶上超细钨丝生产的国际水平

电解抛光法生产超细钨丝的电解液配方

电解抛光法生产超细钨丝的电解液配方如下：

配方1:5%~10% NaOH 溶液,用于电解抛光9微米至5微米的超细钨丝；

配方2:5%~10% NaOH，1.2%~5%·K2CO3，其余为H2O，用于电解抛光5微米至3微米的超细钨丝。

电解抛光工艺参数

超细钨丝的两种生产方法

通常超细钨丝的生产是用化学腐蚀与电解抛光两种方法。化学腐蚀由于需要控制反应速度,丝径的一致了隆和同轴度难以保证,生产中较少采用,所以超细钨丝的生产一般采用电解抛光法。

目前,国内少数厂家用电解抛光法已能稳定生产直径9微米到5微米的超细钨丝,而5微米以下的超细钨丝由于电解抛光的参数较难控制,收排线机和放线装置的精度不高等因素制约,还难以进行连续生产。我们研制的超细钨丝机及生产工艺基本上解决了上述问题,能稳定生产9微米至微米的超细钨丝。

实验得到的k与式中的理论值问存在偏差，这可能是电解过程中钨丝电子的转移受电极复杂的多相吸附和扩散过程的影响。但造成偏差的主要原因是:为提高钨丝的塑性以利于拉拔加工，钨丝中常掺杂了少量其它元素，从而降低了钨丝的相对原子质量，并略微影响了腐蚀过程中的电子转移。

计算可发现，若钨丝中掺杂质量分数为1%的钾，钨丝的相对原子质量将降低到135.9 g·mol-1，代入式中,可得理论k值为5.87X10-5g·C-1。而工业参杂的钾量通常在1%左右，这说明，在钨丝中掺杂一定量的钾的前提下，k值降低到实验所得的数值是完全可能的。

不同工艺制备的超细钨丝效果对比

按照此工艺制备的超细钨丝与之前其它工艺制备的超细钨丝的SEM图片如图所示。从图中可看出，随着工艺优化后腐蚀道次的减少，钨丝表面微观起伏明显降低，表面质量有所提高。

之前的其它工艺未注重腐蚀道次的控制。原料钨丝同为12.2μm时，之前工艺所制备的4.5μm的超细钨丝，需6~8腐蚀道次，其断裂强度为2621~2843MPa;工艺优化后的4.5μm的超细钨丝，断裂强度提高至3197MPa。采用优化的工艺制备4.5μm钨丝较之前工艺减少1~3道次。可见，减少腐蚀道次可明显提高钨丝的断裂强度。

钨丝直径的设计值及实际值对比

钨丝直径的设计值及实际值对比实验选取εr=18%,直径较小时，在工艺稳定后均未出现断丝现象。电流强度及钨丝直径设计值列于表3，并将实验中每道次腐蚀后超细钨丝的实际直径同列其中。

由表3可知，每道次的实际减径与设计值能较好地吻合。经实验过程中各道次腐蚀后，实际钨丝直径与设计的直径虽略有偏差，但最终制得的钨丝仍为3μm。

钨丝直径的设计值及实际值对比

2015年8月14日星期五

直线螺旋形钨灯丝

钨灯丝是用钨丝旋绕成各个灯种类使用的螺旋状而成。直线螺旋形是钨灯丝中最常见的一种。直线是指钨灯丝在旋绕完成后是在朝一个方向延伸，中间为圆形螺旋圈，两端是直线，从螺旋圈的中间延伸出来。

一般来说，左右两端的直线状钨丝长度相等。从侧面看，是由一个圆和一个点组合而成的，点在圆上。中间螺旋圈数不定，可多可少。在模具旋绕后，需对灯丝做定型，以使钨丝固定在一定的形状下。

钨丝增强块体非晶复合材料的界面相

复合材料中增强体与基体接触构成的界面是一层与基体有明显差别的新相——界面相。它是复合材料中极为重要的微结构，其结构和性能直接影响复合材料的性能。在制备钨丝增强块体非晶复合材料的过程中，块体非晶合金熔体对钨丝的润湿是浸渗过程得以进行的首要条件。

钨丝和基体之间在高温下会发生不同程度的界面反应，合适的界面反应有利于界面结合，但强的界面反应会造成钨丝的严重损伤并随着钨丝向基体中溶解，基体的成分会发生改变，基体的玻璃形成能力将会下降。再者，在之后的快冷过程中，由于钨丝和块体非晶合金间热膨胀系数的差异，凝固后复合材料中会存在热残余应力，它会在界面处形成应力集中，甚至可能导致界面开裂。因此要得到理想的复合材料界面状态，必须考虑复合材料的界面润湿性、界面反应情况及界面热残余应力这3个方面。围绕这3个方面，国内外进行了相关研究。

J Schroers在真空条件下将Zr41Ti14Cu12Ni10Be23液滴到W, Ta, Mo, AlN, Al2O3，Si, C(石墨)和C(非晶态)等板材上，分析了非晶熔体对钨丝等的浸润性、界面反应、界面结合以及界面行为对基体合金玻璃形成能力的影响。结果表明，钨在基体中的溶解仅为1%，为完全润湿，界面结合性强。表明钨丝是块体非晶合金理想的增强材料。

钨丝增强块体非晶复合材料的液态浸渗铸造法

钨丝增强块体非晶复合材料的液态浸渗铸造法，又称渗流铸造法。首先将配制好的原料在气氛保护下反复熔炼，然后在液态合金上施加额外的压力，使液态合金渗入到纤维预制件、纤维束或粒子团中，并促进纤维、粒子与液态金属的润湿、结合。

增强体(纤维束或颗粒)置于石英管下端，为了减少合金熔体在压渗之前与增强体的接触，将增强体上方1 cm处的石英管缩颈，基体合金位于缩颈之上。石英管上端与三通阀门相连，加热前抽真空，合金熔化后用纯氩气压入增强体内，保压、充分浸渗后在饱和食盐水中快速淬火。该方法可用来制备长纤维增强或高体积分数颗粒增强的块体非晶复合材料。但这种方法还是受限于冷却速率，因而其三维尺寸受到一定的限制。并且由于试样内外冷却速率不一致易引起其性能的不均匀。