一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺的制作方法

    专利查询2025-05-15  31


    本发明涉及钨条制备,具体涉及一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺。


    背景技术:

    1、由于钨及钨合金具有高熔点、高密度、高强度和耐磨性优良、热膨胀系数小、导电导热性能好等优点,其在尖端科学领域、国防工业和民用工业中都已得到了非常广泛的应用。主要应用领域有硬质合金、电极材料、电子管用阴极材料、飞机的配重和减震材料、国防炮弹等、医疗行业中用作防x射线的屏蔽材料等。金属钨被加工成丝材后,由于具有熔点、沸点高,蒸气压低,蒸发率随温度增加慢,膨胀系数低,与玻璃的热膨胀系数接近,与玻璃的封接有很好的气密性,有电真空,电光源中应用的重要特征,被广泛应用于照明、气体放电光源以及电子管的阴极等方面,但其易氧化特性严重限制了其在恶劣环境中的应用范围。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,解决现阶段钨条长时间使用易出现氧化,影响使用效果的问题。

    2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

    3、一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,具体包括如下步骤:

    4、步骤a1:将仲钨酸铵加入还原炉中,在氢气流量300-500l/h,温度为450-460℃的条件下,进行反应15-20min,制得蓝色氧化钨,将蓝色氧化钨,将蓝色氧化钨、改性掺杂剂、碳酸钠和dmf混合,通入氮气保护,在频率为20-30khz,温度为20-25℃的条件下,超声处理1-1.5h后,升温至160-170℃,去除dmf,制得混合物,将混合物在压力为200-250mpa的条件下,冷压处理,制得预处理钨条;

    5、步骤a2:将预处理钨条加入还原炉中,在温度为550-600℃,氢气流量3.5-4l/h的条件下,高温处理10-15min,升温至610-660℃,高温处理10-15min,升温至710-760℃,高温处理10-15min,升温至770-810℃,高温处理10-15min,升温至1100-1125℃,在氢气流量为2000l/h的条件下,保温处理1-1.5h,制得改性钨条;

    6、步骤a3:将改性钨条用氢氟酸洗涤并烘干,制得酸洗钨条,将硝酸铝、尿素和去离子水混合,在转速为120-150r/min,温度为80-85℃的条件下,搅拌1-1.5h后,将酸洗钨条浸泡其中,在频率为30-40khz的条件下,超声处理2-3h后,取出并置于温度为200-210℃的环境下,保温处理20-25h,制得抗氧化掺杂钨条。

    7、进一步,步骤a1所述的蓝色氧化钨、改性掺杂剂、碳酸钠和dmf的用量比为1250g:3g:2g:30ml。

    8、进一步,步骤a3所述的硝酸铝、尿素和去离子水的用量比为5.3mmol:6mmol:20ml。

    9、进一步,所述的改性掺杂剂由如下步骤制成:

    10、步骤b1:将八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和二甲基亚砜混合均匀,通入氮气保护,在转速为120-150r/min,温度为90-95℃的条件下,进行反应3-5h,制得双胺端聚硅氧烷;

    11、步骤b2:将双胺端聚硅氧烷、3,5-二羟基苯甲醛和二甲基亚砜混合均匀,在转速为120-150r/min,温度为70-80℃的条件下,进行反应3-5h,制得改性聚硅氧烷,将1,4-苯二硼酸、甲基丙烯酸甘油酯和四氢呋喃混合均匀,在转速为120-150r/min,温度为20-25℃的条件下,搅拌并加入硫酸镁,进行反应20-25h,制得改性剂;

    12、步骤b3:将改性聚硅氧烷、改性剂、氯铂酸和dmf混合均匀,在转速为150-200r/min,温度为50-60℃的条件下,进行反应8-10h,制得改性配体,将改性配体、间苯三酚、六水合硝酸钴、氨水、甲醛和dmf混合,在转速为200-300r/min,温度为30-40℃的条件下,进行反应15-20h,离心去除上清,将底物洗涤至中性,制得改性添加剂。

    13、进一步,步骤b1所述的八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为2.2:0.2:3:2。

    14、进一步,步骤b2所述的双胺端聚硅氧烷和3,5-二羟基苯甲醛的摩尔比为1:2,1,4-苯二硼酸、甲基丙烯酸甘油酯和硫酸镁的摩尔比为1:2:2.1。

    15、进一步,步骤b3所述的改性聚硅氧烷上的si-h和改性剂的摩尔比为2:1,氯铂酸的用量为改性剂质量的1.5‰,改性配体、间苯三酚、六水合硝酸钴、氨水、甲醛和dmf的用量比为1.5mmol:3mmol:6mmol:6ml:2.8ml:20ml。

    16、本发明的有益效果:本发明制备的一种抗氧化掺杂钨条以仲钨酸铵为原料用氢气低温还原,制得蓝色氧化钨,将蓝色氧化钨、改性掺杂剂和碳酸钠混合冷压处理,制得预处理钨条,将预处理钨条用氢气高温还原,制得改性钨条,将改性钨条用氢氟酸洗涤并烘干,制得酸洗钨条,将硝酸铝和尿素在酸洗钨条表面水合反应,制得抗氧化掺杂钨条。

    17、改性掺杂剂以八甲基环四硅氧烷和四甲基环四硅氧烷为原料开环,再与1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷聚合,制得双胺端聚硅氧烷,将双胺端聚硅氧烷和3,5-二羟基苯甲醛反应,使得双胺端聚硅氧烷上的氨基和3,5-二羟基苯甲醛上的醛基反应,制得改性聚硅氧烷,将1,4-苯二硼酸和甲基丙烯酸甘油酯反应,使得1,4-苯二硼酸上的硼酸基团和甲基丙烯酸甘油酯上的羟基接枝,制得改性剂,将改性聚硅氧烷和改性剂反应,使得改性聚硅氧烷上的si-h键和改性剂上的双键接枝,制得改性配体,将改性配体、间苯三酚和六水合硝酸钴反应,使得改性配体上的间苯二酚和间苯三酚与钴离子配位,形成金属有机框架,制得改性添加剂。

    18、该抗氧化掺杂钨条在高温过程中,改性添加剂会高温裂解并碳化,其中的聚硅氧烷结构裂解产生二氧化硅,再与碳酸钠反应产生硅酸钠,同时在钨条内部形成多通孔碳层,且内部掺杂有钴、硫和硼元素,能够抑制钨晶粒的长大,细化钨晶粒,同时降低的氧气的渗入,再通过氢氟酸处理,氢氟酸能够将产生硅酸钠去除,使得钨条表面产生凹孔,将酸洗钨条浸泡在硝酸铝、尿素和去离子水混合液中,使得钨条表面包覆含有铝离子和氢氧根离子的水膜,再在高温条件下,在钨条表面形成氧化膜包覆,能够进一步提升钨条的抗氧化效果。



    技术特征:

    1.一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:具体包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:步骤a1所述的蓝色氧化钨、改性掺杂剂、碳酸钠和dmf的用量比为1250g:3g:2g:30ml。

    3.根据权利要求1所述的一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:步骤a3所述的硝酸铝、尿素和去离子水的用量比为5.3mmol:6mmol:20ml。

    4.根据权利要求1所述的一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:所述的改性掺杂剂由如下步骤制成:

    5.根据权利要求4所述的一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:步骤b1所述的八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为2.2:0.2:3:2。

    6.根据权利要求4所述的一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:步骤b2所述的双胺端聚硅氧烷和3,5-二羟基苯甲醛的摩尔比为1:2,1,4-苯二硼酸、甲基丙烯酸甘油酯和硫酸镁的摩尔比为1:2:2.1。

    7.根据权利要求4所述的一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,其特征在于:步骤b3所述的改性聚硅氧烷上的si-h和改性剂的摩尔比为2:1,改性配体、间苯三酚、六水合硝酸钴、氨水、甲醛和dmf的用量比为1.5mmol:3mmol:6mmol:6ml:2.8ml:20ml。


    技术总结
    本发明公开了一种抗氧化掺杂钨条的生产工艺,通过硝酸铝和尿素在酸洗钨条表面水合反应,制得抗氧化掺杂钨条,该抗氧化掺杂钨条在高温过程中,改性添加剂会高温裂解并碳化,其中的聚硅氧烷结构裂解产生二氧化硅,再与碳酸钠反应产生硅酸钠,同时在钨条内部形成多通孔碳层,且内部掺杂有钴、硫和硼元素,能够抑制钨晶粒的长大,细化钨晶粒,同时降低的氧气的渗入,再通过氢氟酸处理,氢氟酸能够将产生硅酸钠去除,使得钨条表面产生凹孔,将酸洗钨条浸泡在硝酸铝、尿素和去离子水混合液中,使得钨条表面包覆含有铝离子和氢氧根离子的水膜,再在高温条件下,在钨条表面形成氧化膜包覆,能够进一步提升钨条的抗氧化效果。

    技术研发人员:周红水,钟德荣,吴小飞,何文,朱福兰,王桂英
    受保护的技术使用者:赣州海盛钨业股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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