純鎢是鋼灰色至錫白色的堅硬金屬,通常很脆而不易金屬加工,非常純的鎢可以維持它的硬度(高於許多其他金屬),且具有延展性,易於加工。鎢的加工方法有鍛造、拉伸和衝擊。
在所有純金屬中,鎢的熔點最高(
鎢的應用非常廣泛,最常見的是碳化鎢(WC)硬質合金。這樣的硬質合金用在金屬加工、採礦、採油和建築工業中作為耐用金屬。此外,鎢可以拉長為細絲,使用在電燈泡和真空管中。由於鎢的熔點、硬度和密度皆十分高,所以常用於航空和高溫環境,例如電子、加熱和焊接。
鎢也是一種戰略金屬。眾所周知,稀有金屬是國家的重要戰略資源,而鎢是典型的稀有金屬,具有極為重要的用途。它是當代高科技新材料的重要組成部分,一系列電子光學材料、特殊合金、新型功能材料及有機金屬化合物等均需使用獨特性能的鎢。用量雖說不大,但至關重要,缺它不可。因而廣泛用於當代通訊技術、電子計算機、宇航開發、醫藥衛生、感光材料、光電材料、能源材料和催化劑材料等。
鎢的質硬且耐用,因為這樣的特性,它在許多不同行業中都佔有一席之地。
合金是通過將兩種或多種金屬元素結合而製成的金屬,主要是為了提高強度或抗腐蝕能力,常見的鎢合金有鎢銅、鎢鎳鐵、鎢鎳銅及碳化鎢。
以鎢為基材,加入其他材料如鎳、鐵、銅...等,可以製成鎢合金。鎢的高比重合金以鎢鎳鐵(W-Ni-Fe)和鎢鎳銅(W-Ni-Cu)為主,含量在80%~98%的鎢,加入微量的鎳和鐵,或鎳和銅,可以製出高密度且機械性能佳的鎢合金。
重金屬工業中最常見的合金是鎢鎳鐵合金。 鎳鐵合金如此受歡迎的原因是因為密度,延展性和強度實際上是其他任何金屬合金所無法比擬的,它具有磁性,強度及延展性較鎢鎳銅合金佳,但因為有磁性,較不適用於航天及電子相關設備。
鎢鎳銅合金在金屬行業的某些任務中很有用。 只要涉及到磁導率,銅合金就必不可少。 儘管使用銅意味著較低的拉伸延展性和強度,但由於缺乏磁性,因此它是腫瘤系統和任務,屏蔽電傳感器以及製導系統中旋轉慣性構件的理想選擇。合金則不具磁性,導電及導熱性能較佳,可用於高壓和有電極的設備。
比起傳統使用於輻射屏蔽的材料-鉛板,鎢的高比重合金對環境不會造成汙染、不具毒性且防輻射的能力高於鉛約30%~40%。兩者皆是由粉末開始製備,故製作上需要一定時間。
鎢銅合金以鎢和銅元素為主,是由兩者組成的一種合金,為金屬基複合材料,一般採用粉末合金技術進行生產。
它具有鎢的高硬度、高熔點、抗黏附的特質,與鈹銅性質相近,經常用來做有一定耐磨性、抗高溫的凸焊、對焊電極。經常應用在電阻焊電極,高壓放電管電極,電子封裝材料及電極加工。
鎢銅合金可承受近2000℃的高溫和高應力,具有高熔點、高硬度、抗燒損和良好抗粘附性的特點,常用的含銅量為10%~50%。在3000℃以上,合金中的銅會被液化蒸發,大量吸收熱量,降低材料表面溫度。所以這類材料也稱為金屬發汗材料*註1。
鎢銅合金的主要用途:
1.電阻焊電極:經常用來做有一定耐磨性、抗高溫的凸焊及對焊電極。
2.放電加工電極:針對鎢鋼、耐高溫超硬合金制作的模具需要電蝕時,鎢銅合金的高電腐蝕速度、低損耗率、 精確的電極形狀、優良的加工性能的特性能大大提高被加工件的精確度。
3.高壓放電管電極:面對瞬間提升的高溫,鎢銅合金的導電、導熱性能可讓放電管穩定運作。
鎢銅合金相關技術資訊(僅供參考):
碳化鎢為碳和鎢所組成的化合物,純的碳化鎢易碎,須摻入少量鈦、鈷等金屬來減少脆性,和鎢鋼不同。碳化鎢粉大多應用於硬質合金生產。
碳化鎢的莫氏硬度等級介於8.5到9之間,以10的固體含量排在鑽石之後。此外,碳化鎢的剛度和密度大約是鋼的兩倍,位於鉛和金之間。 碳化物是在鎢金屬粉末和碳粉末之間的化學反應過程中形成的。 硬質合金刀片的性能類似於非合金鎢,並且極耐化學腐蝕和侵蝕。
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註1: 高熔點金屬構成多孔的基體,孔隙中滲入低熔點金屬,當這種複合材料在高溫下工作時,低熔點金屬會蒸發吸熱,藉以冷卻材料表面。金屬發汗材料是根據人體蒸發汗液吸熱降低體溫的原理設計而成。