我的制造工艺要点

难容金属特点：1.晶格结构牢固2.熔点高3.化学稳定性高4.α↓（与硬质玻璃气密封接）5.粉末冶金法制取知识点一、钨（白炽灯的灯丝、气体放电灯的电极、某些光源的封接丝）一、钨的制取和加工1.矿石粉碎白钨矿：CaWO4 黑钨矿: (Fe、Mn)WO42.纯碱（NaCO3)处理矿粉→工业用钨酸（H2WO4）3.化学处理：得到纯的钨酐WO3 (柠檬黄色）4.H2炉内还原(Mo/Ni舟）：WO3 + H2 600-650℃WO2 + H20（褐色）WO2 + H2 760-820℃W + H20（黑色粉末）还原分两步：使粉末由不同大小的晶粒组成，并使各种规格晶粒有一定的组合，对后序工序有利.5.W棒压制W粉→W棒的方法机械龇合外界压力作用使原子间引力作用而使颗粒紧密结合在一起6.W棒的烧结:保证W棒坚固致密→强度↑过程：W粉→压制→毛坯→预备烧结→W的胚块→高温垂熔烧结→致密W条7.旋锤机中将W棒逐渐变成圆形：热态下经多次煅烧后W棒→1mm的W杆8.W杆拉制成W丝：（讨论：WhyW丝进入加热炉前，表面必须先涂上一层什么物质？起何作用？）为了防止W丝在加热时氧化（增加W丝的延展性，拉丝时W丝加热，拉丝模也需加热）和减少W丝与拉丝模之间的摩擦，W丝进入加热炉前，表面先涂一层胶状石墨乳，起到保护和润滑的作用。

石墨乳作用：润滑剂和保护层的双重作用。

二、W的物理性质1.W的“三高”—高熔点、高硬度、高强度2.电阻率和正的电阻温度系数高(电极引线）讨论：Why大功率白炽灯要逐步施加电压？（22-23）3.P↓、V﹡↓三、钨的光谱性质1.W是选择性辐射体不是灰体：W的光谱发射率随波长而变2.W的可见光能量占辐射总量的百分比比黑体大→在同T下ηw＞η黑体3.W与黑体在可见光区能量分布相似→在同T下颜色相似4.维恩位移定律：黑体的λ峰随λ而变λ峰·T = b(常数）讨论：温度升高时会产生什么变化？5.W的Tc ＞W的真实温度：Tc-T=30-80K四、W的化学性质（焊接时困难，W只与Ni、Ta点焊W—W、Mo不能直接点焊）☐常温下：稳定（干燥空气中不起变化，潮湿气体中则慢慢氧化）☐高温下：W与CO、O2 、H2O、N2、卤素作用，但不与PHg和H2作用1.W—O2作用：W + O2 → WO3 （WO2、W2O5）且T↑→氧化↑2.W—H2O作用：水钨循环（回顾知识）3.W—C、CO、CH4 ……作用：W + C →WC、W2C（C黑色）W丝的硬度↑、熔点↑、化学稳定性好，但会使W丝发脆、ρ↓→处理W时，得先除掉其表面的石墨乳。

方法：①电解清洗：化学反应除去表面的氧化物W丝接正极，析出O2对石墨层起机械剥落的作用②烧湿氢：烧湿氢时，H2先通过盛有蒸馏水的滤气瓶，再进入烧氢炉（H2中的H2O和C反应，可彻底除去表面残留的C）烧氢时，可清除W丝内部因冷加工所引起的晶格歪扭，达到定型的目的4.W—N2作用：W + N2 → WN2 ↑（褐色）→ W↓(black) + N2故充N2白炽灯工作温度不宜过高，一般＜2300℃5.W—X作用：X—W循环（I—W、Br—W灯）6.W—酸作用：①室温：W—HCl、H2SO4、HNO3王水不反应②80—100℃W—HCl、H2SO4微弱反应③300℃W很快溶于NaNO3中7.W—碱作用：①室温：W与碱不反应②80—100℃烧融的碱与W反应③在氧化剂催化作用线反应更烈8.W—S作用：W + S →WS2（发脆）9.W—BaO作用：W + BaO→Ba7WO6 + Ba五、W的牌号作用：1.粉末冶金后→W丝很软→纤维状结构决定→晶粒间接接触面积大，结合力↑→承受一定的拉力和扭力。

若加工至T再结晶以上，纤维状结构→无结晶方向结构→结合力↓而发脆→二次再结晶→粗大而产生脱节断裂2.W的牌号：解决W丝再结晶与Tf矛盾，在W丝内添加添加剂→W丝存在不同的牌号。

8.W—S作用：W + S →WS2（发脆）9.W—BaO作用：W + BaO→Ba7WO6 + Ba五、W的牌号作用：1.粉末冶金后→W丝很软→纤维状结构决定→晶粒间接接触面积大，结合力↑→承受一定的拉力和扭力。

若加工至T再结晶以上，纤维状结构→无结晶方向结构→结合力↓而发脆→二次再结晶→粗大而产生脱节断裂2.W的牌号：解决W丝再结晶与Tf矛盾，在W丝内添加添加剂→W丝存在不同的牌号。

总结：W的用途：1.白炽灯灯丝2.气体放电灯的电极3.封接丝:W与钨组玻璃的膨胀系数相近，故常被用作钨组玻璃气密性封接的引线。

如：HPML、HPSL外泡壳的封接引（钨杆）讨论：用光源的示意说明W在各种光源中的应用及其安装位置？知识点二、钼一、Mo的性质（37）☐银白色光泽、Mo粉呈暗灰色、粉末冶金法制取☐熔点2620℃☐ρ↓、V﹡↓（比W大）☐α↓（Mo＞W）→可与Mo组玻璃及石英玻璃进行气密封接☐导电率↑→常温时为Hg的20倍☐延伸率↑→可加工成Mo箔、细丝☐热导率↑→可迅速地被加热或冷却☐Mo与W均为纤维状结构:加热至1000℃→再结晶→结构（纤维→颗粒）→不发脆→退火后→伸展↑→T↑→保持足够的强度，不变形注：在纯钼中加入5%或5‟的Ti将有脱氧或晶粒细化的作用。

三、Mo的牌号与用途（37-38）Mo丝、Mo杆、Mo箔☐牌号：Mo1 、Mo2☐用途：1.普泡中支撑灯丝的钩件2.绕制双螺旋灯丝的芯丝3.低气压灯中的阴极4.Mo杆卤钨灯、HPML中的引出线5.Mo箔封接丝：Mo组玻璃/石英玻璃封接（卤钨灯、HPML、HMXL、氙灯）☐讨论：Mo在各种光源中的应用及其安装位置？借用光源的示意说图明！知识点三、钽和铌一、Ta和Nb的物理性质（43-44）☐Ta和Nb可以用作吸气剂：可以吸收氧气、氢气以及其他气体，但吸氢后产生“氢病”—Ta和Nb与H2在常温/高温下，H2均能溶解在Ta和Nb的内部而发脆（不能在H2中退火）☐银白色☐Ta和Nb可以与W、Mo很好的焊接（宝贵性质）二、化学性质☐T=600℃→生成结实的难溶的Ta2O5，高温下难以被H2还原T=400℃→Nb2O5，高温下同Ta难以被H2还原→Ta和Nb发脆→Ta和Nb制零件不能在H2炉中进行热处理，只在真空中去气（Ta 吸气温度T=2000℃，Nb的最大吸气温度为T=600℃）☐Ta—CO、CO2、C作用→TaC 难熔、辐射系数↑强度↓、机械加工↓☐Ta—酸（HF外）不作用（耐腐蚀）二、Ta和Nb的牌号与用途☐牌号：Ta1、Ta3、FTa2☐应用：1.吸气剂2.过渡焊接金属3.封接丝（Nb与陶瓷的膨胀系数相似）→HPSL中的电弧管端部焊接做成：Nb帽、丝、带、管☐灯丝TaC 3880℃☐7%Ta →TaW丝→灯丝→C化处理→白炽灯灯丝：Tf＞3500K →η↑(价格高、用少）知识点四、铼、钛、锆一、Re的性质（47-48）☐白金色☐3160℃、V﹡↓、ρ↓☐化学性质↑→真空M↑（难熔金属中最稳定的）二、Re的用途☐在纯钨中加入（3-5)的铼→T再结晶↑→机械强度、延展性、电阻率、抗腐蚀↑→螺旋泡、耐震灯泡灯丝、弯折丝、特种灯丝☐(1-3)%的铼内引线→防止溴钨灯受溴的腐蚀→用于聚光灯、红外线辐射灯摄影灯一、Ti和Zr的性质（47-48）☐共性：ρ、α、φe、V﹡↓（真空中）☐Ti、Zr 均能吸收gas、在很宽的温度范围内不放出☐高温下：Ti和Zr吸收H2而变脆→Ti和Zr不能烧氢处理，退火只能在真空中进行（T=600-700）℃☐Zr粉干燥易燃、爆炸→保存运输时必须保持潮湿状态☐Ti和Zr受HF和HNO3酸混合液的腐蚀二、Ti和Zr的用途☐用抽速为2100L/S的钛升华泵→维持超高真空度☐Ti和Zr烧结后吸气剂辐射系数↑→散热片☐ZrO/ZrSO4→HMXL的冷端保温涂层材料非难容金属特点：1.晶格结构不太牢固→易变形、强度↓（51）2.熔点低3.采用熔炼的方法制取知识点一、镍、铁及其合金一、Ni的物理性质（51-53）☐银白色☐机械性质、真空性质、焊接性↑☐退火T：700-750℃T＞800℃→变脆二、Ni的化学性质☐潮湿：Y→氧化膜T＞800℃→（G）NiO →350℃时烧氢T＞1000℃→快速氧化而发脆☐Ni吸H2 →加热→真空中放出（去气性能好↑）☐Ni与S作用发脆Ni耐腐蚀三、Ni的牌号和应用（55）☐牌号：Ni-01 Ni-1 Ni-2 Ni-3☐应用：1.好的真空、焊接、机械性→大量用作芯柱的内导丝、支架、反光碗2.较大的二次电子发射系数→低气压放电光源的冷阴极+大电流放电灯的外引线四、Fe的物理性质☐去气困难☐真空中V﹡及а与Ni相同，Tf不宜过高☐导热率↑☐很强的磁性☐普通Fe对H2具有渗透性Fe在H2中的退火易引起C的蒸发，使铁的成份、性能变化→Fe制零件放在含有H2和CO的水煤气中退火，以补充C的损失五、Fe的化学性质☐易生锈（N2中保存）☐Fe+酸:钝化反应铁芯丝直丝化丝（30%的稀HCl、王水快速化丝）☐加热时Fe能同X素、S、P、Si、C等反应，Fe+S→发脆☐Fe-碱:慢☐Fe-Hg:不反应六、Fe的分类及应用☐Fe分类：冶炼时加S、P、Si、C、Mn→不同性能的Feeg:按C含量分类：>2%:铸铁（max<5%)<2%:碳钢（钢）=0.8%:08﹟低碳钢→用作光源中的灯头、外渡一层防锈层（Zn、Ni、Cu）和绕制灯丝时的定型丝-芯丝☐Ni-Fe丝：用作充气泡和荧光灯的内导丝08﹟低碳钢：霓虹灯的冷阴极七、可伐（58）☐可伐的组成：Fe、Co、Ni合金主要成份为：Fe:54%+Ni:29%+Co:17%+Mn:0.2%+C:0.1%☐可伐的应用：1.4J29可伐与α↓的硬质玻璃（Mo组玻璃）匹配封接（汽车灯中广泛使用）铂组玻璃（软玻璃）与杜美丝封接2.低Co-FeNi合金（4J44）可替代可伐4J29与Mo组玻璃封接↘25-500℃（α一致）3.900℃时烧结后易除气，在湿空气中易氧化生锈→可伐与玻璃封接在手工操作时T：900-1000℃机械快速封接T=1000-1100℃注：封接前应先去气，否则封接后易产生气泡八、双螺旋灯泡防爆保险丝（Ni合金)☐康Cu合金：Ni66%+Cu80%+Mn1%☐Fe-Ni合金：Ni42%+Mn1%+余量的Fe☐蒙乃尔合金：Ni60-70%+Cu25-30%+Mn3%+Fe1%+Si1%+C0.3%小功率灯泡的外导丝：裸Cu丝大功率灯泡外导丝：多股Cu绞丝讨论：灯用保险丝的原因？双螺旋灯泡寿终起弧、瞬间大电流会影响网络的正常供电，一般在外导丝上均接有一段较细的康铜丝或蒙乃尔合金丝作保险丝，丝径较细，一般直径在0.16-0.20mm作用九、杜美丝—代铂丝☐组成和结构：Fe-Ni合金砖红色Cu2O/金黄色的Cu/不能为黑色的CuO无水硼砂☐玻璃与金属焊接的条件：润湿：S在l表面的铺展☐硼砂的作用：杜美丝外的硼酸盐层在与玻璃封接时，能与玻璃和金属融合在一起，起溶剂作用，同时它还会起到保护作用，防止铜镀层生成黑色的CuO,以防止芯柱漏气☐杜美丝的清洗：30%的甲酸（60%）+H2O2(10%)+去离子水（30%）→超声波搅动→酒精脱水→热风吹干☐主要作用（用途）：1.与铂组玻璃匹配封接2.封接后颜色：砖红色Cu2O/金黄色的Cu/不能为黑色的CuO（特殊为白色四层）且表面应光滑，不应有气泡、霉点、纵向发黑、条纹连续损伤斑点、明显的机械损伤，Cu层不应与芯层脱离→干燥的真空器件中保存（防变质：发霉发暗）3.熔封T：750-800℃4.发现霉点的解决方法：①重新涂一层硼酸盐层予以再生，方可使用②受了潮的杜美丝通过700℃的炉子，使硼砂层脱水，融化成玻璃状方可使用Na2B4O7(硼酸钠）③加工后涂一层透明的聚乙烯醇有机膜（高温挥发）“防霉杜美丝”☐4J41与软玻璃封接取代杜美丝：4J41：Fe、Co、Cu合金Φ:0.1-0.4mm杜美丝：Φ=0.8mm min不小于0.25mm（直径尽可能细，防芯柱炸裂及制芯柱时被烧坏）知识点二、Cu、Al及其合金一、Cu的物理性质☐淡红色☐无氧铜可以在600-650 ℃下烧氢退火，或在550 ℃的真空中进行加热处理二、化学性质（61-62）四点☐铜制零件可以用重铬酸钾溶液清☐Cu与S作用发脆☐氢病产生，铜发脆Cu2O + H2 → 2Cu + H2O水蒸气的存在将分裂和削弱铜晶粒间的结合而造成裂缝，从而使铜变脆，严重时甚至发生裂缝而使密封的器件产生慢性漏气即“氢病”，光源中难免与H2接触（H2还原MxOy/煤气将铜与玻璃封接）→避免“氢病”用无氧铜三、纯Cu与无氧Cu的鉴别方法☐利用无氧铜韧性1.把Cu丝/带放在氢气炉中加热→ 800-850 ℃保温30min，立即取出，放入水中骤冷→用夹钳夹紧正反90°弯折→ 不断裂（6次）→无氧铜断裂（1次）→纯铜2.Cu棒→以在在氢气炉中加热→ 800-850℃保温30min，冷却后，测量直径不变→无氧铜增大→纯铜四、Cu的牌号与应用☐牌号：纯铜T1.2.3无氧铜Tu1.2.3☐应用：1.真空泡内外导丝，充气泡和放电灯中的外导丝2.黄铜带做灯头3.低气压灯（霓虹灯）的电极4.铜板/片做电解槽中的铜阳极五、Cu合金☐黄铜：Cu55-75%+Zn25-45%金黄色价低、色泽好→外部零件、H62、68☐白铜：以Cu棒-Ni合金为基金属加入Mn白Cu（康Cu）、Fe(Fe白Cu），Zn(Zn白Cu) ↓代替Ni：支架和导丝，双螺旋灯泡的保险丝☐青铜：Cu +锡、铝、硅、铍等→应用广锡青铜、铝青铜六、Al性质（64-65）☐银白色☐铝制零件的清洗液用丙酮和汽油七、Al的牌号与应用☐牌号：L1、2、3、4、5☐应用（66）：1.大功率灯中取代云母→隔热片2.灯头3.铝粉→非蒸散型吸气剂→普泡、气体放电灯(Ba-Al合金:65%+35%)ZrAl16合金ST101（84%+16%）4.高纯Al→低气压气体放电灯的冷阴极、保护屏5.反射型电真空玻壳/渡铝膜6. Al2O3刚玉干锅耐1800℃高温7. Al灌装浓HNO38. Al-Mg合金代替08﹟低碳钢→灯头灯用填充物质填充物质：1.碱金属—发光物质2.碱土金属—电子发射物3.卤素及卤化物—灯内的循环剂4.金属卤化物—HMXL发光物质5.Hg—气体放电物质知识点一：碱金属一、碱金属的物理性质（69）除Cs外→银白色↘金色二、化学性质1.K、Rb、Cs密闭的煤油或汽油中保管2.Li浸在变压器油：石蜡=50：503.碱金属可用石油醚、石蜡油、苯进行清洗、不能用乙烯、CCl4、CHCl3等冲洗，否则会爆炸2.用于LPSL、HPSL灯中注：Na腐蚀玻璃→抗钠玻璃←LPSL（陶瓷管)Al2O3管作内胆←HPSL四、Na的提纯（71-72）五、Na的填充—叠氮化钠NaN3①稳定、不吸湿②NaN3 →Na+3/2 N2分解后Na可获得率100%,高真空抽出N2 →高纯Na③NaN3 + Hg →药丸充入灯内（灰白色）57mg 20mg均匀溶于甲醇饱和液←超声波振荡器知识点二：碱土金属一、碱土金属的理化性质1.除Be外→银白色↘钢灰色2.Ba、Ca应浸在煤油/石蜡油/真空中或注入惰性气体密封保存3. Ba→活波、ρ→max↘硬度、φe→min4.高温火焰特征波长Ca→橙黄Ba→G Li→R Na→Y K、Rb→P二、光源中的应用1. BaO、CaO、SrO是氧化物阴极涂层材料，用于荧光灯和气体放电灯中2.蒸散型吸气剂3.Mg照相灯补充：碱土MxOy制成的发射体→氧化物阴极，利用氧化物阴极中的盈余Ba 而具有发射电子的能力→电子粉过程：分解：BaCO3(950℃) BaOCaCO3 →CaO + CO2↑SrCO3(800℃) SrO激活：还原激活xBaO + yM →MxOy + Ba电流激活Ba2+ + 2e →Ba作用：BaCO3 ：良好的发射能力BaCO3·BaO：1175K↓，阴极疏松多孔SrCO3 ：阻止BaO与BaCO3 1175K是熔化，保证阴极的多孔性CaCO3：耐离子轰击，加强基M与涂层的粘结知识点三：Hg一、Hg的物理性质1.常温下唯一的液态M—固Hg：锡白色水银：银白色2.Hg与许多M溶解—Hg齐eg:K、Na、Sn、Pb、Ag、Cu、Zn、AlFe与Hg溶解度min→盛装Hg3.Hg易蒸发，室温下也能透过厚的水层或油层而不断蒸发eg:PHg比空气重6倍→易吸收在墙壁、桌面工作台及工具处，成为二次污染源4.液Hg流动性好，内聚力大→桌面粒粒银珠，无孔不入5. Hg几乎不溶于水（20℃时溶解度为20μg/l)6.激发（4.86ev）和电离电位（10.42ev)低总结：Hg的ν﹡随Tf↑→ν﹡↑PHg→Hg放电灯启动（室温）→高温缓冲气体电离电位↓ →易导电作放电发光物质二、Hg的化学性质1.Hg不活波高温下：Hg+O2→HgO（R）→Hg+O2+Hg2O实际生产中：①氧化后的Hg会在灯内荧光粉涂层表面产生线状水银黑→排气时用高纯Hg（99.999%）②水墨画般的黑翳→颜色淡点，一段时间消失→认为是Hg颜色深点，一段时间不消失→Hg2O2.Hg不与稀盐酸、硫酸及碱作用，但易溶于HNO3、王水及（浓）热盐酸、硫酸中3.Hg与卤素和S直接化合Hg+S→HgS→Hg丢失在地上呈颗粒状时，可在地上撒一层硫磺粉予以清除4.Hg不润湿玻璃，有杂质时→Hg开始粘附在玻璃表面→光源用Hg＞99.999%5.Hg的重要化合物Hg+Cl2→Hg2Cl2（甘Hg）→不溶于H2O的白色粉末HgCl2 （升Hg）→剧毒稍溶于H2O的无色晶体6.HgCl2 +Sn→SnCl2 +Hg (无水）→Sn灯的工作物质7.Hg无氢氧化物8.Hg-KMnO42KMnO4 + 3Hg + H2O →2KOH + 2MnO2 + 3HgO9.Hg及化合物有毒→PHg长期积累→Hg中毒三、Hg的毒性及防治1.症状：口内有M味，流涎呕吐、粘液膜溃烂、腹泻、发抖、神经过敏、头痛、贫血PHg高度的扩散性、脂溶性→透过肺部进入血液→Hg盐→Hg中毒总结：PHg经呼吸道进入毒性大，一次吸入2.5g的PHg→致人死亡，每月吸入PHg：0.4-1.0mg，连续一个月可发生Hg中毒，每月吸入上述量的1/10，一年左右→Hg中毒2.防治措施 （76）①有Hg车间应用活性C和Mn矿石进行吸收处理，且Hg的浓度应控制在＜1.5mg/m3②清除流散的Hg：载银活性C的空气净化器化学方法：FeCl3(30g)+H2O(80ml)漂白粉（20g)+H2O(80ml)配制液在光滑地面300-500ml/m3喷洒后，保持一夜，第二天清除③衣物按时消Hg，非工作时禁穿④工作后用1/5000的KMnO4洗手、甚至洗澡和漱口⑤多吃鸡蛋、牛奶、红茶⑥工作人员应戴2.5-10%处理过的防毒口罩，车间内部准进食，吸烟四、Hg的提纯物理化学为主电解物理提纯：过滤→去H2O→真空蒸馏→过热处理化学提纯：碱法处理→酸法处理→过热处理1.过滤→去除固体微粒2.去除H2O份△法将以乳状形式存在于Hg中的H2O份除去3.真空蒸馏356.9℃Hg蒸馏M>Hg 减压下真空蒸馏，Hg挥发，M留下4.加热处理把吸附于Hg中的有机物和溶解的气体彻底清除←各种gas在Hg随T↑而下降5.碱法处理：10%的NaOH溶液6. 6.酸法处理：10-15%的HNO3五、Hg的应用1.Hg在0-200℃的β均匀且不润湿玻璃→填充温度计2.Hg比重大，PHg↓→真空系统中用作水银压力计3.纯度灵敏的指示剂4.气体放电光源中广泛应用六、汞齐1.Hg齐：Hg与M/合金→含有Hg的合金形成Hg齐的金属：Au、Ag 、Cu、Zn、Sn、Pb、Mg、Al、Na、K不易形成Hg齐的金属：Fe、Ni、Co、Pt2.Hg齐法：Hg齐固体合金预先安装在电极附近→在排气管熔封后→高频间接加热→Hg 在等内蒸发3.分类：4.固汞的使用原则：根据固汞要求的工作温度区域确定固汞的类型①管电流密度、固汞放置的位置、灯的结构决定了固汞的温度。