王衛(wèi)星

我國(guó)古人頗為鐘情于鋼刀的使用，但僅有極少數(shù)的工匠知曉優(yōu)質(zhì)鋼刀的制造秘密，并將此手藝僅傳授于自己的嫡系子孫。經(jīng)年累月后，打造好鋼刀的秘密才被世人所知曉，秘訣之一就是鋼中摻有神秘的鎢。此外，鎢還被熱衷于器物顏料的使用，如17世紀(jì)“桃紅色”的瓷器，經(jīng)研究證實(shí)其表面特殊的顏料中，就含有鎢。鎢主要來自于黑鎢礦和白鎢礦，我國(guó)鎢礦資源是特別豐富的，占世界鎢礦資源約80%?，F(xiàn)今，鎢已被廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械、電子、能源、汽車、采礦、建筑、醫(yī)療及加工業(yè)等諸多領(lǐng)域，足見鎢的戰(zhàn)略重要性。

1 個(gè)性的鎢

1.1 鎢的理化特質(zhì)

鎢是高熔點(diǎn)稀有金屬，W系d區(qū)VI—B族第六周期的穩(wěn)定性金屬元素。原子半徑（共價(jià)半徑）130pm，原子量183.84，密度19.35g/cm3，硬度7.0°，比熱容134J/ （kg·K），熔點(diǎn)3410℃。鎢元素生成于恒星演化核燃燒階段的中子俘獲過程和質(zhì)子俘獲過程，宇宙豐度0.133，居第74位；地殼豐度1.0，居第58位。鎢的天然同位素有5種：鎢180（180W）占0.14%、鎢182（182W）占26.41%、鎢183 （183W）占14.4%、鎢184（184W）占30.64%、鎢186（186W）占28.41%。鎢塊呈銀白色，為金屬晶體，系體心立方晶格。自然狀態(tài)下，鎢粉末狀與細(xì)絲狀時(shí)呈鋼灰色（圖1），外形似鋼，蒸氣壓較低，蒸發(fā)速度也較小。鎢的密度大、硬度高，延展性卻較強(qiáng)，1kg鎢可拉成400km的細(xì)絲，有雜質(zhì)時(shí)質(zhì)地較脆難以加工，須用利鋸切割去除雜質(zhì)。鎢的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之高均為金屬元素之最，其電阻率小，傳熱和導(dǎo)電性能好，有順磁性，接近絕對(duì)零度時(shí)為超導(dǎo)體。

鎢的化學(xué)性質(zhì)不活潑。室溫下，鎢與水沒反應(yīng)，但高于600℃時(shí)，易與蒸汽反應(yīng)生成氧化物，而且在常溫下只與氟反應(yīng)，生成易揮發(fā)的六氟化鎢；在高溫下，能與氧、氯、硫、氮、碳、氫反應(yīng)。鎢為兩性金屬，鹽酸、硫酸和氫氟酸也難與其發(fā)生作用，耐腐蝕性極強(qiáng)。在熔融的氫氧化鈉中相當(dāng)穩(wěn)定，縱使王水也只能緩慢氧化，可溶于氫氟酸與硝酸的熱混合液。高價(jià)氧化物為弱酸性，水合物為鎢酸。鎢既能生成含氧酸，也能生成無氧酸。鎢的化合物主要是非金屬化合物、含氧酸鹽、無氧酸鹽和鎢酸鹽，如二硫化鎢（WS2）、鎢酸鈣（CaWO4）、三氧化鎢（WO3）等。鎢不受無氧狀態(tài)的堿或氨的水溶液腐蝕，也能抵抗熔融氫氧化鈉或氫氧化鉀的侵蝕，但含有硝酸鹽、亞硝酸鹽或氯酸鹽等氧化劑時(shí)，鎢會(huì)飽受侵蝕。低溫作用下，鎢可生成氮化物，與一氧化碳（CO）生成碳化物；高溫作用下，氮?dú)猓∟2）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）能侵蝕鎢，1200℃時(shí)，能與二氧化碳（CO2）發(fā)生反應(yīng)。鎢屬于親氧元素，自然界中無游離態(tài)單質(zhì)存在，以化合物形式蘊(yùn)藏于含氧的黑、白鎢礦及鎢華中。中國(guó)是鎢資源第一大國(guó)，儲(chǔ)量約占全球65%，每年供應(yīng)全世界的鎢礦資源超80%，如江西大余與湖南柿竹園2大著名的鎢礦。

1.2 鎢的化合物與合金

鎢的化合物，首推碳化鎢。鎢的碳化物具有高硬度、耐磨性和難熔性，含有85%～95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的碳化鎢、5%～14%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的鈷和鈦、鉭及鈮的合金鋼，其能效遠(yuǎn)超最好的工具鋼。二戰(zhàn)以來，碳化鎢（圖2）也被廣泛用作穿甲彈芯。其次為鎢酸鈉，其可用來生產(chǎn)磷鎢酸及其酸型有機(jī)染料，布匹加重不易褪色。耐火防水布匹主要含有鎢酸鈉，其高熔和低溶特性，也是水質(zhì)顏料、橡膠塑料的主要成分。鎢酸鎂用作熒光材料，鎢酸及鎢酸鹽也用作催化劑，紡織工業(yè)中的鎢酸用作染料媒染劑，化工中用作高辛烷汽油催化劑。此外，其他化合物可用于印刷及橡膠工業(yè)中，鎢青銅廣泛用作顏料，鎢酸鈉 （圖3）可制取不受光作用而變色的漆及磷鎢顏料，鎢酸及鎢酸鈉與硅膠混合物用作吸附劑。在化工中用作催化劑的WS2 （圖4），在有機(jī)合成制取汽油過程中，作固體潤(rùn)滑劑兼催化劑；由褐煤化合成苯時(shí)作接觸劑。再如鎢酸鈷、鎢酸鋅、鎢酸鋇，均可用作鉛白的填充料。

鎢的物質(zhì)形態(tài)及鎢合金，首推鎢鋼，主要用于高速切削工具鋼。這類鋼的成份主要包括8%～20%的W，2%～7%的鉻（Cr），0～2.5%的釩（V），1%～5%的鈷（Co）和0.7%～1.5%的碳（C）。工業(yè)生產(chǎn)的日益增長(zhǎng)，急需生產(chǎn)效率更高的工具，從而引發(fā)了工具材料的革命和多元化發(fā)展?？蒲腥藛T成功研發(fā)的含鎢、鉻成份的高速切削工具鋼，不僅具有極高的耐磨性能，并且在空氣冷卻時(shí)能自動(dòng)硬化（回火溫度高達(dá)700～800℃），在600～650℃溫度下仍保持著較高的硬度和抗磨性。這一優(yōu)越性能是普通碳素鋼與合金鋼望塵不及的，碳素鋼一旦加熱到200℃左右，硬度就逐漸減低，即使一般合金鋼的加熱溫度也不能超過300～400℃。正是因?yàn)楹u高速切削工具鋼這一神奇而又獨(dú)特的“熱硬性”，所以提高了加工生產(chǎn)率，引起了切削加工業(yè)真正的技術(shù)革命。將其廣泛應(yīng)用于制造重型機(jī)床關(guān)鍵部件，如粗切刀和成形切刀（圖5），切削速度快，加工能效高；制造咬力比較大的銑刀，還用于制造同類型不同樣的工具如鉸刀，麻花鉆頭等；截煤機(jī)的主要部件，加工錳鋼等較軟鋼種用的鉆頭，車輪輪轂加工成型刀具等。

除高速切削工具鋼外，其他成份的鎢鋼亦有廣泛應(yīng)用：含W0.6%～0.7%的鎢鋼用于制造槍炮筒；含W1%～3%鎢鋼制作熱壓模；含W1%～6%及0.4%～2.0%Cr的鉻鎢鋼，主要用于制造如鋸片、銑刀、型模、壓模等各種工具，以及氣動(dòng)工具的關(guān)鍵部件等。此外，鎢是磁鋼的主要成分，磁鋼分為鎢磁和鎢鈷磁鋼。與含5%～6%W與含0.6%～0.75%C及非合金鋼的磁鋼相比，磁化強(qiáng)度及矯頑能力均較強(qiáng)，含5%～9%W及30%～40%Co的鎢鈷磁鋼的磁性、磁化強(qiáng)度、矯頑能力均更強(qiáng)。

鎢金屬絲（圖6），其主要以細(xì)絲狀應(yīng)用于照明燈泡生產(chǎn)，以薄板及各種鍛造零件形式應(yīng)用于無線電工業(yè)及X射線。鎢的工作溫度高達(dá)2 200～2 500℃，發(fā)光效率高但蒸發(fā)速度小，因而延長(zhǎng)了燈絲壽命，是最好的燈絲材料。由于鎢是用粉末冶金法制造成品的，加之鎢的熔點(diǎn)極高，使得鎢不可能用普通鑄造法來制造成品，更何況也不可能選擇到耐受如此高溫且適用的坩堝和爐襯材料。此外，鎢可以制造電氣開關(guān)設(shè)備的接觸部份及氫原子焊接器的電極，鎢絲也可制造高溫電爐熱元件（發(fā)射體），在惰性或氫氣等保護(hù)性氣氛中可達(dá)3 000℃左右的高溫。鎢與石墨可制成在1 800～1 900℃條件下的熱電偶兩極，細(xì)鎢絲（直徑0.018mm）用于電流計(jì)中，金屬鎢還可制各種需要抵抗化學(xué)作用的螺旋形彈簧和零件。

碳化鎢基硬質(zhì)合金（圖7），碳化鎢的莫氏硬度高達(dá)9級(jí)以上，耐磨性極強(qiáng)，而且熔點(diǎn)高達(dá)2 600℃以上。工具材料的要求隨著生產(chǎn)力發(fā)展日益增高，只靠高速鋼和司太立合金已不能滿足實(shí)用需要，于是開始探求硬質(zhì)合金新材料。形勢(shì)要求之下，金屬陶瓷硬質(zhì)合金于1927年被研發(fā)出來，這類合金含有85%～95%碳化鎢和5%～15%鈷或鎳，用粉末壓型后，用燒結(jié)或熱壓的方法制成。供切削鋼材用的硬質(zhì)合金，除碳化鎢外，還含有碳化鈦，碳化鉭及碳化鈮。如用純粹的碳化物鑄造超級(jí)合金，因其太脆而影響實(shí)效。

碳化鎢合金最顯著特點(diǎn)為“紅硬性”很高，在900～1 100℃的高溫下，仍能保持高硬度和耐磨性，這就將切削速度提高到150～250m/min。近些年，由于技術(shù)不斷革新，碳化鎢合金刀具的切削速度可達(dá)1 500～2 000m/min，不僅急劇提高了生產(chǎn)率，而且加工物件具有高光潔度和精確度，還可省去精整工序。因此其被廣泛應(yīng)用于切削工具（車、旋、銑、鉆、铇等）及金屬拉絲，套拔管材和棒材的拉模，采礦風(fēng)鉆和電鉆并鑲嵌于挖煤機(jī)掘齒。此外，其可作為金剛石的替代材料，如校正砂輪的輥?zhàn)?，洛氏硬度?jì)的壓頭等。除含有粘合劑（Co和Ni）的鍛合硬質(zhì)合金外，如深井鉆探和拉絲模等工具也采用熔鑄碳化鎢。金屬鍛合制得銅鎢合金及銅銀合金，兼具銀、銅、鎢優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電及耐磨性，是電極、開關(guān)、繼電器的高效觸點(diǎn)材料。

碳化鎢硬質(zhì)合金也應(yīng)用于放射醫(yī)療，如密度超大的鎢鎳銅合金用以防衛(wèi)γ射線，其吸收放射能效與金屬原子序數(shù)變化成正比。防衛(wèi)放射的試劑一般用鉛（密度11.35g/cm3），而含85%～95%W，3%～10%Ni，2%～5%Cu的鎢銅鎳合金的密度為16.8～18.0g/cm3，減小了防護(hù)屏厚度，是輕薄而高效的防輻射新材料。

那么，如此神奇的“鎢”器又是如何被發(fā)現(xiàn)和制造出來的呢？

2 鎢的“發(fā)家史”

2.1 鎢的發(fā)現(xiàn)及名字的誕生

約17～18世紀(jì)，人們?cè)陂_采錫石時(shí)，發(fā)現(xiàn)了其中黃色或黑色的礦石，如產(chǎn)于瑞典的一種白色礦石，當(dāng)時(shí)稱為“重石”，那時(shí)曾將“重石”當(dāng)作是含鐵和砷的錫化合物，也有人視其為錫礦或鐵礦石，以及鐵和錫的錳礦石。W元素的真正揭秘者是瑞典化學(xué)家卡爾·威爾海姆·舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742—1786）（圖8），1781年他用硝酸分解鎢酸鈣（即白鎢礦，當(dāng)時(shí)稱其為“黃色的重石”）時(shí)發(fā)現(xiàn)了“鎢”的存在，證明其中并不含有錫和鐵，只含有石灰和一種被他稱為“鎢酸”的特殊物質(zhì)。他認(rèn)為還原鎢酸有可能獲得一種新金屬，又經(jīng)數(shù)次實(shí)驗(yàn)確證是含新生元素“鎢”化合物，并確定黃色重石是鈣和一種新型酸的化合物鎢酸，稱為“黃鎢酸”。

1783年，西班牙2位化學(xué)家——德盧亞爾兄弟（F.D.Elhuyar和J.J.D.Elhuyar）從瑞典的黑鎢礦即“黑色的重石”鎢錳鐵中也獲得了鎢酸。他們用木炭還原三氧化鎢，生成一種黑褐色的新金屬粒就是“鎢粉”。就此，人類新發(fā)現(xiàn)了第26種元素，德盧亞爾兄弟還繼續(xù)研究了新元素的若干性質(zhì)，并將它命名為“鎢”。過了67年，純凈的銀白色鎢才面世，并確認(rèn)所謂的“重石”則是鎢酸的鐵錳鹽。

“鎢”乃74號(hào)元素“W”的中文名，古無此字，是我國(guó)據(jù)其音譯專門新生的形聲字?！癢”源自德語 “Wolfs froth”，意為“狼口中的渣”“狼的唾沫”或“狼的浮沫”。由此推測(cè)，W名字的起源，與冶金考察者從含鎢礦物中熔煉錫時(shí)遇到的困難有關(guān)。鎢和錫常共生相伴，采用混合礦物熔煉錫時(shí)，常因鎢的存在而形成一些特殊的礦渣。在煉錫時(shí)浮沫（渣）吃錫，因而減少了礦石的金屬產(chǎn)出率。鎢的別名“tungsten”源自瑞典語，意即“重”，沉重的石頭之意，其密度達(dá) 19.1t/m3。國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)（TUPAC）將該元素更名為“wolfram”，意為“鎢錳鐵礦（即鎢）”，將其拉丁文首字母大寫“W”作為元素符號(hào)。對(duì)此，美英并未接受，美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的《化學(xué)文摘》只承認(rèn)鎢的“tungsten”名稱。

2.2 鎢金“冶史”

自金屬鎢粉問世后，19世紀(jì)80年代人們就發(fā)現(xiàn)了鎢對(duì)鋼質(zhì)材料的優(yōu)化作用，直到1896年俄國(guó)才真正煉出了鎢鋼（圖9），19世紀(jì)末20世紀(jì)初才開始生產(chǎn)鎢鋼并廣泛應(yīng)用。1908年鎢絲應(yīng)用于燈泡發(fā)光材料，1909年采用粉末冶金法，壓力加工工藝，鎢才在電真空技術(shù)中得以應(yīng)用，才將粉末狀的鎢制成了致密狀的金屬鎢。1923年德國(guó)研發(fā)出WC—Co系硬質(zhì)合金，并于1926年投入生產(chǎn)，由此極大地拓展了鎢的應(yīng)用范圍，鎢冶煉工業(yè)得到迅猛發(fā)展。1900年的巴黎世界博覽會(huì)上首次展出新發(fā)明的高速鋼，切削加工技術(shù)領(lǐng)域也歷經(jīng)了一次重大革新，同時(shí)首展了鎢絲燈泡。1927—1928年以碳化鎢為基體，用粉末冶金法生產(chǎn)硬質(zhì)合金即碳化鎢基燒結(jié)硬質(zhì)合金后，使鎢精礦的產(chǎn)量迅速提高，鎢的冶金生產(chǎn)得到快速發(fā)展，開創(chuàng)了鎢發(fā)展史的重要階段。燒結(jié)硬質(zhì)合金主要成份是碳化鎢，具有非常高的硬度（顯微硬度1.78×104MPa），其效能超過了最好的工具鋼。直至目前，碳化鎢及其合金仍然是金屬切削的優(yōu)良材料被廣泛使用。

20世紀(jì)50年代以前，工業(yè)上鎢精礦的分解方法主要為火堿熔合法、蘇打燒結(jié)法及苛性鈉溶液分解法，白鎢精礦的分解方法主要為鹽酸分解法。1941年，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司比曉普（Bishop）廠建設(shè)了第2套蘇打高壓浸取設(shè)備，鎢化合物提純的方法主要為氫鎂鹽沉淀法和MoS沉淀法，生產(chǎn)出純度為99%～99.9%的三氧化鎢。20世界五六十年代，蘇打燒結(jié)法由于采用添加返渣的辦法解決了爐料熔結(jié)問題，因而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。由于大量試驗(yàn)的成功，用蘇打高壓浸出法處理白精礦和中礦得到迅速推廣，再加上20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的萃取工藝，使蘇打高壓浸出萃取流程更為完善。

2.3 中國(guó)“鎢史”

中國(guó)的“鎢史”悠久，一百多年的鎢業(yè)發(fā)展史主要經(jīng)歷了4個(gè)階段：

第1個(gè)發(fā)展階段為1907—1949年，1907年在江西贛州大余縣境內(nèi)干枯的河床區(qū)域發(fā)現(xiàn)了鎢礦，于是德國(guó)等外國(guó)商家也前來收購鎢礦石。1949年前，中國(guó)早期的鎢業(yè)主要在贛、湘、粵、豫等地，陸續(xù)建立了以人工開采模式與手工作業(yè)方式為主的鎢礦，國(guó)內(nèi)鎢冶金與加工業(yè)還基本處于空缺狀態(tài)。

第2個(gè)發(fā)展階段為1949—1981年，中國(guó)引進(jìn)蘇聯(lián)授建技術(shù)，后經(jīng)不斷地技術(shù)改造，逐步形成了一個(gè)包括鎢冶煉、硬質(zhì)合金、鎢鐵合金和鎢材在內(nèi)的較完整的工業(yè)體系。

第3個(gè)發(fā)展階段為1981—2000年，中國(guó)鎢工業(yè)在這一時(shí)期發(fā)展迅猛。鎢冶煉工藝體系日趨完備，產(chǎn)品不僅供應(yīng)國(guó)內(nèi)需求，而且以國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，大量打開國(guó)際市場(chǎng)?？萍紕?chuàng)新使中國(guó)逐漸成為硬質(zhì)合金強(qiáng)國(guó)，硬質(zhì)合金業(yè)由傳統(tǒng)生產(chǎn)模式變?yōu)楝F(xiàn)代化生產(chǎn)線。鎢加工業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，在19世紀(jì)80年代通過國(guó)外引進(jìn)與自主研發(fā)，中國(guó)鎢材產(chǎn)量大幅提升，品種、質(zhì)量、規(guī)格煥然一新，尤其是鎢產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化明顯，改寫了幾十年來鎢精礦出口的格局。

第4個(gè)發(fā)展階段為2001—2021年， 中國(guó)鎢工業(yè)發(fā)展已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，而且形成了從地質(zhì)考查、采選礦、冶煉、加工、經(jīng)貿(mào)、科研設(shè)計(jì)、科普教育等健全的生產(chǎn)和研學(xué)體系。上千種的鎢產(chǎn)品極大地滿足了新時(shí)代國(guó)力發(fā)展的剛需，部分產(chǎn)品與其成熟的工藝技術(shù)已達(dá)到國(guó)際頂尖水平。

3 鎢的應(yīng)用

3.1 近代“鎢用”

鎢以其熔點(diǎn)高和強(qiáng)度大，以及與碳生成極硬化合物等諸多優(yōu)良性能，在近代工業(yè)技術(shù)中聲名顯赫。主要應(yīng)用于鎢合金領(lǐng)域，如合金鋼、碳化鎢基硬質(zhì)合金，司太立合金與觸點(diǎn)合金等。金屬鎢則主要用于電氣工業(yè)，因鎢的物理化學(xué)性質(zhì)優(yōu)異，其他金屬難以取而代之，尤其是一些特殊功用，如硬質(zhì)鎢合金的高硬度、高強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性，在金屬切削和礦巖鉆探中的卓越表現(xiàn)。鎢還可優(yōu)化鋼質(zhì)，主要用于高速鋼、工具鋼和合金鋼。金屬鎢材料主要軋制加工各種電器產(chǎn)品，如鎢絲、鎢電極等。鎢在航空航天與軍事軍工領(lǐng)域也戰(zhàn)功赫赫，主要活躍于氣輪機(jī)、火箭彈、核反應(yīng)堆部件及裝甲坦克、穿甲彈頭等產(chǎn)品中。此外，在化工領(lǐng)域鎢主要用于石油催化劑、顏料及高溫潤(rùn)滑劑等。

3.2 現(xiàn)代“鎢用”

鎢金屬與鎢合金廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代新材料技術(shù)中，主要以合金鋼、碳化鎢基硬質(zhì)合金、高耐磨與熱強(qiáng)合金身份出現(xiàn)。

3.2.1 鎢在鋼及特種合金中的應(yīng)用

鎢鋼在非軍工中制造的熱壓—冷拉模具，其使用壽命是普通合金鋼制的幾十倍，可沖壓300萬次之多。在軍工領(lǐng)域，鎢鋼主要用于制造槍炮筒和裝甲板。鎢精礦多用于生產(chǎn)特種鎢鋼，如高速鋼，特質(zhì)在于高強(qiáng)回火溫度（700～800℃）時(shí)可自動(dòng)回火，直到600～650℃時(shí)仍保持著高硬度與耐磨性。除高速鋼外，鎢還廣泛應(yīng)用于合金工具鋼制造強(qiáng)硬工具：作業(yè)端頭、刀、拉絲模、陰陽模，氣動(dòng)工具部件等。鎢鉆磁鋼含有硬磁材料，有比較高的磁化強(qiáng)度和矯頑磁力。作為最難熔的金屬，鎢是許多熱強(qiáng)合金的必要成分。

3.2.2 鎢是應(yīng)用最廣的硬質(zhì)合金

鎢在硬質(zhì)合金領(lǐng)域的用量最大，占鎢總消耗量的50%以上。因鎢獨(dú)具高硬度的物理性質(zhì)，用鎢鋼制造炮筒、槍筒連續(xù)射擊彈丸至摩擦熱燙時(shí)，仍能保持良好彈性與機(jī)械強(qiáng)度。鎢鋼制作機(jī)床車刀，溫度高達(dá)1 000℃仍能無堅(jiān)不摧地克刻鋼件。含W3%～15%的鎢鉻合金鋼，噴鍍或堆焊在普通鋼件表面相當(dāng)于穿上“盔甲”，既能耐溫抗壓，又抵腐蝕抗磨損，壽命延長(zhǎng)幾十倍。鎢的碳化物具有高硬度、耐磨性與難熔性，這類合金含85%～95%WC和5%～14%C，其具有客戶剛需的強(qiáng)度要求，主要用于加工鋼的某些合金品種。因該合金用粉金法制得，故加熱至1 000～1 100℃高溫時(shí)，仍具高硬度和耐磨性，極大地提高切削速度，可達(dá)150～250m/min甚至更快，完勝于采用最好工具鋼車刀時(shí)的切削生產(chǎn)率，所以用于制造切削與采礦工具的關(guān)鍵部件。在無謂高強(qiáng)度而僅要求硬而抗損的環(huán)境下，采用鑄造WC，近年鎢的碳化開始應(yīng)用于極寒條件下輪胎的特種針塞。

3.2.3 鎢應(yīng)用在照明與電子工業(yè)

鎢熔點(diǎn)高、機(jī)械強(qiáng)度大，并能在燈的正常工作溫度下產(chǎn)生較低的蒸氣壓力，故鎢是制燈用材料中最重要的金屬材料。與其他材料制成的燈泡相比，鎢絲燈泡是一種具有更高發(fā)光效率的輻射源。1908年問世至今的一百多年中，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，被用作白熾燈（圖10）、熒光燈、抗震燈、高壓鈉燈、鹵鎢燈等多種燈泡的鎢絲，以及普通電子管、整流管、顯像管、X射線管、儀表顯示等電子器件的電熱燈絲。鎢酸鈣除了用于制作熒光燈、熒光涂料，還用于醫(yī)藥和X射線照相。

3.2.4 鎢在電真空和電照明技術(shù)中的應(yīng)用

鎢以絲、帶及各型鍛造元件形態(tài)，應(yīng)用在電子、無線電子學(xué)與X射線技術(shù)中。鎢是白熾燈絲與螺旋絲最好的材料，2 200～2 500℃的高工作溫度，保證了高發(fā)光效率中更小的蒸發(fā)速度與高壽命，如電子振蕩管的直熱陰極與柵極，高壓整流器的陰極及電子儀器的旁熱陰極加熱器，氣體放電管和X光管的陰極及對(duì)陰極（圖11），無線電導(dǎo)電元件觸頭與原子氫焊槍電極均采用鎢絲。作為在氫氣、惰性氣氛真空高溫爐（達(dá)3 000℃）中作業(yè)的電加熱器，鎢在制造電真空儀器和電光源時(shí)，主要將其用在專門的非金屬器加劑合金化后，或與難熔金屬的合金形態(tài)采用。由于滿足對(duì)電真空儀器元件和電光源材料的特殊要求，使得鎢及其合金被廣泛應(yīng)用。

3.2.5 石油化工領(lǐng)域

化學(xué)工業(yè)的重大變革中，以及化工科技突飛猛進(jìn)的重要原因，是研發(fā)新催化材料或掌握新催化技術(shù)。近年來鎢在該領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加，主要用于耐腐蝕零件，以及制作催化劑。鎢主要用于制作脫硫加氧精制催化劑，特別是WS2，目前世界各國(guó)將其用于石油精煉催化劑性能優(yōu)越，裂解性能高、催化活性穩(wěn)定、使用壽命高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)90年代，我國(guó)在這一領(lǐng)域的消耗量逐年遞增，數(shù)量頗為驚人，由1990年25t增長(zhǎng)為1996年100t。隨著我國(guó)精煉產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，WS2作為催化劑的用量迅速增加，2010年用量達(dá)到600t以上，仍繼續(xù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。新近大量的研究證實(shí)鎢催化劑具有諸多良好的催化作用，在石油的煉制和化工等行業(yè)的應(yīng)用炙手可熱。此外，因WS2屬活性較強(qiáng)化合物，在其他工業(yè)的應(yīng)用也頗具潛力，如潤(rùn)滑劑方面的應(yīng)用。

3.2.6 高技術(shù)領(lǐng)域

高純硅化鎢由于電阻僅為多晶硅的1/10，故而用在256千位以上的超大規(guī)模集成電路中，以取代多晶硅作柵板電極材料，取代鋁合金作接線材料。高純（6N）可取代鉛及鋁化合物，作集成電路陶瓷零件的線路材料、半導(dǎo)體的電接點(diǎn)和內(nèi)部連線。鎢和鎢銅合金可用作硅晶片的散熱材料，用鎢絲纏繞的管可用作等離子體噴嘴的內(nèi)套（圖12）等。

4 鎢的未來

鎢作為稀有金屬資源，是國(guó)家重要的戰(zhàn)略金屬之一，鎢是極為重要的現(xiàn)代高科技新材料的核心成員之一。鎢在電子與光學(xué)新材料、新型特質(zhì)合金材料以及有機(jī)金屬化合物等領(lǐng)域，均無所不能。雖用量不巨，但不可或缺。鎢相關(guān)科技廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通訊、信息技術(shù)、環(huán)保醫(yī)療、光電感光、化工催化及新能源材料。今后，研發(fā)鎢系列新材料成為國(guó)家科研攻關(guān)重要目標(biāo)，鎢的應(yīng)用與發(fā)展必將無限可期。

10.19599/j.issn.1008-892x.2022.01.018

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