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文章编号:1009-0622(2002)05-0013-04
冯沛卿
(中国轻工总会电光源材料研究所，江苏南京210015)
摘要：评述了我国现代钨丝工业的工艺技术特征，指出了目前尚存在的主要技术问题，重点探讨了进一步开展科 技进步和创新的努力方向和工作内容。
关键词：钨丝；工艺技术；技术进步和创新
中图分类号:T B331;TG 359文献标识码:A
0引言
钨丝工业以粉末冶金、压力加工和电化学加工
为主体专业技术，以具有不同特性的丝材、杆(棒)材及制品为产品，以电光源、电子器件、TIG 焊接、真空蒸镀、高温技术等为主要应用领域，它是钨业体系中具有较高科技含量和附加值的一个分支。
我国的钨丝工业自20世纪50年代起步以来，在科技工作中经历了漫长的渐进式发展过程。先后经历了自力更生、协作攻关、打开国门请进来走出去、引进部分设备和技术及消化吸收……，在一定程度上和某些范围内提升了行业的技术水平，从多方面形成了厚实的技术积累。90年代中期以来，厦门虹鹭钨钼工业公司有效集成现代钨丝工业的先进技术而强盛崛起，拉动和影响着整个行业的进步和优化，开创了我国钨丝工业走向跨越的新格局。综观世界钨丝工业的科技状况和供求态势，可以预见，在未来五至八年间，我国将跃升为全球瞩目的钨丝工业强国。
科技进步始终是钨丝工业发展的关键支撑。本文概要评述我国现代钨丝工业的技术特征，并指出目前存在的主要技术问题，重点探讨进一步开展科技进步和创新的努力方向和工作内容。
1技术特征
我国钨丝生产企业按产品和流程之不同，大致
可分为三种类型。第一类是从APT (或钨精矿)至细
丝全流程生产的企业，第二类是购入半成品杆料(或棒、条)进行后续改制的区段性加工企业，第三类是从APT 开始但重点制造特殊需要钨杆(丝)的专业性工厂。其中第一类企业的生产技术水平对整个行业状况具有主导作用。目前，我国钨丝业在掺杂钨丝制造方面采用的主流技术已居世界先进水平，其标志性特征如下所述。
1.1
粉末制备及掺杂技术
采用低温预还原制取物相组成适宜的蓝氧化钨；对蓝氧化钨进行掺杂；钨粉酸洗；视需求调控钨粉特性并大批量混合。
对掺杂均匀性视为第一要素进行控制。已能灵活应用高铝量掺杂或普铝量掺杂、一次氢还原或多次氢还原制取不同特性的钨粉。能够较稳定地获得在纯度、钾含量、粉末粒度及组成这三项主控指标方面符合要求的掺杂钨粉。
二辊矫直机
采用了先进的氢还原设备，以及掺杂、酸洗、大容量V 型混粉机，特别是氢气制供系统的优化，为实施粉末技术提供了可靠保障。
1.2
成型烧结和开坯加工技术
采用等静压圆坯条经垂熔后轧制开坯，这是国际钨丝工业目前在此区段最先进的加工技术。用等静压圆坯条加工的钨丝(杆)目前已占全国生产总量的50%以上，制取的坯条单重已达3k g 。采用了大功率自控垂熔设备，能稳定地获得密度、纯度、晶粒度
收稿日期:2002-09-30
作者简介：冯沛卿(1944-)，男，河南汤阴人，中国轻工总会电光源材料研究所高级工程师，从事钨、钼材料技术研究和生产实践。
China Tun g sten I ndustr y
第17卷第5期
2002年10月
V ol.17,N o.5Oct.2002中国钨业
第17卷
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陌生的亲人
中国钨业
和钾含量四项主控指标符合要求的钨条。
轧制法开坯是适应大坯条、实现优质、高效、大规模生产的最佳加工方式。成都虹波实业有限公司采用K OCK S 三辊多机架连轧机并掌握其系统技术。目前多数企业仍沿用旋锻法开坯，但开坯技术及设备、模具、辅助设施等方面已非昔日可比，具有先进性和合理性，许多发达国家的钨丝企业目前也是使用旋锻法开坯。
1.3
旋锻和拉伸技术
多模串锻、多根对焊、高频连续退火、大转盘拉丝机和多模连续拉丝机的应用、采用大压缩率加工、氧化退火、使用聚晶拉丝模等，组成这一区段的技术特征。
在受控条件下应用焊接技术，是先进合理的技术手段。采用2～6机架连续串锻，视工艺不同采用1～3次再结晶退火。尽可能增大旋锻终结尺寸转入拉伸工序，有利于形成发达的加工组织而全面提高钨丝
的特性，较粗的旋锻杆料能否顺利实现大转盘拉丝机直接拉伸也是衡量坯条品质及开坯技术能力的重要标志。目前我国主导企业终锻的最大尺寸已达 3.7mm 。
采用大压缩率拉伸，对保障钨丝具有良好的耐高温性能有着优先积极的意义。已经采用的道次压缩率规范, 3.7～0.7mm 区间为30%～40%, 0.7～0.2mm 区间为18%～28%。四模到十模的滑动式多模连续拉丝机已得到广泛使用。
1.4
电化学加工技术除了超细钨丝必然采用电化学方法生产外，越来越多的各种规格的钨丝也以白丝状态供货。采用杯式、隔槽式、管式等多种形式的装置，可根据需要分别进行电解蚀洗、电腐蚀减径和电解抛光等作业。
1.5
测控管理技术
已较好地掌握从原材料APT 到最终产品全流程的测控和管理技术，比较科学地制订重点过程测控标准，并拥有齐全先进的测试手段。一些企业正着力打造 1.0～0.2mm 区段的裂纹探伤体系。
1.6
装备技术
适应先进生产工艺所需的主体设备、检测设备及辅助设备，国内的一些设备厂都已能够制造，不少
钨丝生产企业也能制造一些更实用的设备。有些设备已出口国外[1]。
2存在的技术问题
从我国钨丝工业整体水平上着眼，目前至少存在以下簿弱环节和典型问题。
2.1
品种方面的薄弱环节
目前国际市场上实用的钨丝品种大致可分为掺杂钨丝、纯钨丝、钨钍丝、钨铼丝四大类，其中后两类钨丝的制造技术在我国尚较薄弱。虽然国内近年间用于TIG 焊接的钨钍(及稀土)杆产销量剧增，但
HI D 灯用的钨钍丝却还不能稳定生产。特别是CRT
及特种需求用的钨铼丝，虽然有企业能够少量提供，但在实现电阻均匀性、高温处理后强韧性及消除残余应力等指标方面尚无成熟可控的技术，成材率很低。
2.2
裂纹探伤实绩尚不理想
裂纹探伤倍受业界重视，但目前没有统一的涡流探伤的实施标准。各厂家优劣分级标准的水平和可靠性姑且不谈，这里说的是，作为一种有效的中间管理或监测手段，它像一面镜子，映射出不少企业工艺实施过程的不稳定性。如何保障和提高材料裂纹探伤的优品率，尚有许多过细的技术环节需要去做。
2.3
拉伸模具技术和润滑技术薄弱
这是目前存在的比较突出的问题，而许多问题都与其相关!
拉丝模厂供给的拉丝模本身在压缩区锥角和定径区长度等方面就存在一致性差，钨丝厂经使用而重复修理后往往变得更为混乱。采用多模连续拉丝机后，对拉丝模的要求更加严格，而不少钨丝企业在此方面没有得力措施。
润滑条件的好坏事关产品品质和模具耗量，绝对不能漠视。钨丝厂在润滑系统技术方面相对粗糙，但更主要的制约因素是国产的拉细丝用石墨乳的质量，同国外Acheson 等品牌相比存在较大的差距。
2.4
产品质量的稳定性和一致性不足
这是钨丝行业普遍存在的现象，在我国表现得
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更为突出。它取决于多种因素，但技术问题无疑是
重要原因之一。工艺路线和装备的先进固然优化了整体，但单元工序的技术细节并不完善。一些技术之间的串接还存在不少问题[2]。
2.5
技术研发和创新能力不足后妈的幸福生活
忽视基础性研究和原创性研究。在市场经济的情况下，昔日由政府行为组织的产、学、研结合和协作攻关已不复有，但企业作为技术创新的主体，普遍地尚未建立有实力并有成效的技术研发和创新机制，尚缺少核心竞争力和参与国际化竞争的科技支撑体系。
3展望及努力方向
我国已是钨丝生产和消费大国,2001年全国生产钨丝、钨杆已分别超过100亿m 和1000t 。加入WT O 后我国的钨丝工业有了更大更好的发展空间。我国钨丝工业的强势发展，将逐步改变世界钨丝行业的格局。凭借资源优势、技术优势、成本优势等，我国钨丝工业在未来五年的前景是，将成为国际市场上最主要的钨丝(杆)供应国，还将成为钨丝加工技术和成套设备的主要输出国。为此，必须进一步提高科技贡献率。针对目前存在的薄弱环节，我国钨丝工业的科技工作应重点在“求精”和“创新”方面作出努力。应当重视的具体内容有:
(1)巩固和完善精品体系，在弱项产品上实现突
破：以钾泡强化为技术基础的掺杂钨丝是相对强项产品。让一种钨丝兼有各种特性、可适应不同的应用需求，这在技术上是不切实的，在经济上是不合理的。应针对需求的多样化，建立具有鲜明个性化特征的产品体系。例如卤素灯用钨丝，除了应当具备很高的二次再结晶温度外，特别要求杂质M o 、Fe 、Al 的含量要很低；荧光灯用钨丝，应重点具有一次再结晶温域宽和延性好的特征；真空蒸镀用低掺杂钨丝，应当具有高纯甚而超纯特征……。此外，应建立完整的供货状态体系，注重与国际市场的需求接轨。
以固溶强化为主导的钨铼(钴)丝和以氧化物弥散强化的钨钍丝是相对弱项产品。掺杂钨铼丝具有很高的附加值，是我国具有“比较优势”的CRT 电子器件、以及国防等特殊耐震器件需要的材料，是衡量钨丝科技水平的标志性产品，该材料现在主要依赖进口，我国钨丝企业应采用有效措施对此予以突破。HI D 灯用多种牌号的钨钍丝，相关企业应重视发亨利定律
展。系列稀土钨杆应进一步充实完善，替代钨钍丝的工作方向应坚定地确立。
(2)精细优化单元工序技术：在钨丝的整体技术
得到优化的今天，把工作重心转入单元工序或区域技术的优化，把工作做细、做精，才能获得精品。
粉末冶金各工序是生产优质钨丝的最重要的质量基础，当前，应进一步重视掺杂、混粉、压坯前装粉等工序对“均匀化”的影响，并围绕“纯化”要求，改进器皿、筛具、粉末贮存条件等环节。
2.0～0.4mm 间是裂纹产生或扩展的最敏感区段。围绕变形热效应机理，应优化加热温度(含模温)、变形程度和变形速度即“三度”条件，特别是不可采用压缩锥角大的拉丝模，此区段不宜采用聚晶模，应选择适宜的模套材料及尺寸，并切实改善润滑条件。
多模拉伸技术有待深入掌握。许多企业的拉伸配模未能同设备的塔轮速比相适配，没有注重各道次滑动系数的均匀性，这是造成张力不稳、塔轮磨损以及容易出现“曲丝”的一个原因。拉丝塔轮的速比设
计应当服从工艺要求，目前恰恰是颠倒了，这是有待改进的问题。另外，在普遍使用多模连续拉丝机时，也应重视单(双)模机与多模机的结合使用，采用新型单(双)模精拉机易于得到尺寸精度和表面质量更可靠的成品钨丝，这在技术上和经济上都更为合理。
退火是拉丝过程中最应重视的工序。退火点的选择需根据不同产品的特性要求予以优化；以氧化烧损作为控制指标，缺少可操作性，应控制退火前后抗拉强度降低20%～25%为佳；针对成品钨丝的清洗性能不良以及“差”现象，应从氧化退火这一源头上调整解决。
应进一步改进白丝生产技术和设备。采用测电阻法进行生产控制；改善电解液组分和调整电解条件，提高白丝的光洁度和亮度；改进后处理条件，增加白丝的抗蚀性；优化白丝设备，提高电解效率等。毛陈冰
(3)完善全程的质量测控及评估体系：原材料的检测控制尤其是纯度、形貌方面要进一步加强。在对粉末、钨条、再结晶退火、 1.0mm 、 0.4mm 、氧化退火等重点半成品或工序强化管理的同时，应重点确定裂纹探伤的最佳标准，开展技术攻关提高裂纹探伤的优品率，以适应未来国际市场上对半成品粗丝的大量需求。应落实钨丝的加热脆性试验，探讨快捷的方法检验螺旋灯丝热处理后的强韧性。在产品制程中采用钨丝电阻连续测定仪检测并控制钨丝
冯沛卿：我国钨丝工业的科技进步和展望
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中国钨业
冷电阻的一致性，是企业进一步提升科技水平的努力方向。
完善质量测控体系以及工序技术的优化，都是解决产品稳定性和一致性不足的重要措施。钨丝生产工序冗长，影响因素繁多，许多微观行为远未达到已能准确调控的阶段。多种因素的综合作用和累积效应，往往在后面的某个工序才能发现问题却再也难以补救，因而，从某种意义上来说，优质钨丝的制造是一项追求完美的工业过程，用这样的观念来开展不懈的完善和严格的管理是十分必要的。
(4)加强应用研究和重视基础研究：应强化新技术、新产品、新设备、新应用领域的研究开发。
研究钨钴型耐震钨丝中钴存留量的规律和稳定措施，评估该材料的真正实用范围；研究和工程化开
发多元复合的TIG 用稀土钨电极〔3〕
，并踏实开展推广应用工作，形成具有优势的钨电极系列产品；深化开展HI D 灯用钨钍替代材料的研究开发；注重复合强化型新产品的研制，拓展涂层钨丝的应用开发，尤其是耐高温氧化涂层的研究，有望开拓钨丝的新用途。钨丝生产企业延伸发展二次加工及相关制品是必然趋势，尤应重视研发高技
术制品，例如柴油发动机用“钨丝—氮化硅”构造的快速电热塞等。应当正视和坦然面对社会科技进步造成某些传统应用领域如真空镀膜、汽车分电器、卤钨取暖管及白光LED 照明光源的强劲开发等对钨丝(杆)需求趋减的压力，事实上，由于市场的国际化，我国钨丝需求的总量将会持续增长，对钨丝的市场前景应持乐观态度，同时更要能动地开发钨丝(杆)新的应用领域。发掘和培育新市场是奉献性很强的艰辛劳动，应当得到全行业的支持。
研究设计单重6k g 以上大钨条的系统生产技术；进一步掌握轧制系统技术和研讨新型及经济型轧机的应用；研究开发新的烧结技术和设备;“液—
液掺杂”新工艺〔4〕
的深化研究，将有望为各类钨丝的更“均匀化”创建新的通途。研究应用先进的低滑动
靳树增
或微滑动多模拉伸技术、高速拉拔技术及改进相关
设备；系统开发丝(杆)材矫直技术及装置，研制多功能和一体化的先进加工设备。引进或研制拉丝模模孔测量仪；通过供需技术协作，切实提高拉丝模和石墨乳的质量，改变优质模具和润滑剂需依赖进口的状况。研制开发测试和控制的数字化技术；设备制造厂应密切适配于工艺，形成设计、制造具有先进水平的成套设备的能力。
应重视对掺杂机理、微量元素行为、材料断裂韧性、纳米粉体等方面的基础性研究，深化技术认识，提高创新能力。
4结语
我国钨丝工业主流的技术已跻身于目前的世界先进水平，但社会在前进，科技在进步，别人不会停留原地等你超越，因而，针对薄弱环节和远大目标，在技术方面需要进一步完善自我，更需要不断创新。企业是技术创新的主体，技术创新是企业发展的灵魂。我国钨丝工业应当进一步完善科技进步和创新机制，卓有成效地开展工作，提高产品的国际竞争力，为实现我国“振兴钨业”、“变钨资源大国为钨工业强国”的目标做出贡献。参考文献:
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The Technical Pro g ress and Pros p ect in our Tun g sten-filament I ndustr y
FENG P ei-q in g
(E lectric Li g hterin g M aterials Research Institute of China Li g ht Industr y ,Nan j in g 210015,Jian g su ,China )
Abstract :T his p a p er discusses the technolo g ic characters in our m odern tun g sten -filam ent industr y and indicates the m ain technical p roblems ex isted at p resent.T his p a p er also em p haticall y a pp roach the orientation and stud y contents in further technical p ro g ress and innovation.
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