中國(guó)鎢絲產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)初由美國(guó)引入，新中國(guó)成立後興起，70年代初，逐步建立了從鎢精礦到鎢絲進(jìn)而到照明行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈完整的工業(yè)體系。為儘快淘汰前蘇聯(lián)引進(jìn)20世紀(jì)50年代的鎢絲生產(chǎn)工藝和設(shè)備，我國(guó)鎢絲行業(yè)的大規(guī)模技術(shù)更新改造起始於1980年代，起初分別從日本鎢公司、東芝公司、英國(guó)燈泡金屬公司等國(guó)外生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)了多條具有世界先進(jìn)水準(zhǔn)的鎢絲生產(chǎn)線，後經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，以及對(duì)引進(jìn)生產(chǎn)線工藝設(shè)備的消化、吸收和拓展，我國(guó)鎢絲生產(chǎn)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1990年代中後期，我國(guó)鎢絲生產(chǎn)規(guī)模逐漸壯大，技術(shù)走向成熟，鎢絲品質(zhì)日益提高，鎢絲種類齊全，鎢絲生產(chǎn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高，並且在21世紀(jì)初就達(dá)到了全世界鎢絲行業(yè)的巔峰，穩(wěn)居全球鎢絲產(chǎn)量的榜首，產(chǎn)量最高達(dá)到全球的80%左右，世界主要的照明企業(yè)如歐司朗、飛利浦等都先後放棄鎢絲生產(chǎn)，改採(cǎi)用中國(guó)產(chǎn)鎢絲。同時(shí)我國(guó)在鎢絲生產(chǎn)中間產(chǎn)品和前驅(qū)體方面也達(dá)到了世界先進(jìn)水準(zhǔn)，仲鎢酸銨、藍(lán)色氧化鎢及其摻雜工藝、鎢桿、鎢棒、粗鎢絲和細(xì)鎢絲等都達(dá)到了較高品質(zhì)水準(zhǔn)，帶動(dòng)我國(guó)鎢材料的整體技術(shù)進(jìn)步。鼎盛時(shí)期，我國(guó)鎢絲生產(chǎn)廠家曾經(jīng)有200多家，後逐漸集中到幾家重要的企業(yè)如廈門虹鷺、成都虹波、贛州虹飛和四平鎢鉬等企業(yè)，其中廈門虹鷺除少部分生產(chǎn)設(shè)備早期從大韓重石進(jìn)口外，絕大部分設(shè)備均由國(guó)內(nèi)製造，甚至是自己設(shè)計(jì)製造，2008年，廈門虹鷺成為全球最大的鎢絲生產(chǎn)企業(yè)，成為世界鎢絲行業(yè)龍頭。

1953年9月，上海燈泡廠拉出新中國(guó)第一根鎢絲

1. 傳統(tǒng)照明鎢絲、摻雜鎢絲、金剛線鎢絲介紹

1.1 傳統(tǒng)照明鎢絲

鎢絲作為傳統(tǒng)電光源主要發(fā)光材料在照明行業(yè)中近100年裡起著重要的作用。晚近的20年間，各種新型照明燈具，如LED等高性能燈泡應(yīng)運(yùn)而生，包括我國(guó)在內(nèi)世界各國(guó)都對(duì)白熾燈祭出了嚴(yán)格的限制和退出時(shí)間表，普通白織燈逐步退出歷史舞臺(tái)，目前所知，基於價(jià)格因素，傳統(tǒng)白織燈較大的市場(chǎng)集中在印度等東南亞國(guó)家、非洲等欠發(fā)達(dá)市場(chǎng)仍有大量白熾燈照明需求。

中鎢在線φ0.8mm的白鎢絲

就目前鎢絲生產(chǎn)技術(shù)和用途而言，鎢絲的性能要求越來(lái)越高，最初的218鎢絲是在純鎢中摻雜一定劑量的K、Al、Si元素製成的摻雜鎢絲，用以提高燈絲的色溫、發(fā)光效率和壽命，且具有良好的高溫抗下垂性能，以便可用作鹵素?zé)舻裙ぷ鳒囟雀叩奶厥獍l(fā)光源；在過(guò)去的近十年間，中鎢在線向客戶提供了大量的用於舞臺(tái)燈光高溫、強(qiáng)光和高速切換等各類高性能要求的燈絲和鎢鉬原料的元器件，也是摻雜鎢絲的一種特殊應(yīng)用。

市場(chǎng)的高要求一直推動(dòng)摻雜鎢絲的不斷改進(jìn)。各種高頻率或者高強(qiáng)度的振動(dòng)環(huán)境照明對(duì)鎢絲的要求不斷提出新的挑戰(zhàn)，如各種交通工具：摩托車、汽車、火車、飛機(jī)等用照明燈，以及具有軍事用途的特種燈泡、航空航太發(fā)動(dòng)機(jī)用加熱絲等震動(dòng)環(huán)境照明系統(tǒng)的要求，促使生產(chǎn)企業(yè)在在摻雜鎢絲中添加合金如金屬鈷（Co）等元素，製成了高強(qiáng)度耐震鎢絲。

有別于傳統(tǒng)的摻雜鎢絲，在純鎢粉或摻雜鎢粉中添加釷（Th）、錸（Re）、鈰（Ce）、釔（Y）、鑭（La）、鋯（Zr）等合金元素製成的合金鎢絲可用作氫弧焊接電極、熱電偶、顯像管陰極絲、電子發(fā)射管燈絲等應(yīng)用場(chǎng)景。這些應(yīng)用需求推動(dòng)了鎢絲生產(chǎn)技術(shù)的不斷精進(jìn)，也見(jiàn)證了我國(guó)鎢絲工業(yè)的發(fā)展歷程。

1.2 摻雜鎢絲/抗震鎢絲

摻雜鎢絲（Doped Tungsten Wire）又稱為抗震鎢絲，或者抗下垂鎢絲、不下垂鎢絲（No-sag Tungsten Wire）?？拐疰u絲是根據(jù)其鎢絲所具有的常溫和高溫抗震特性而命名的，它是在鎢粉中摻入K、Si和Al等元素製備而成的。它是鎢絲材料中為了適應(yīng)特殊照明環(huán)境而開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的鎢絲，具有高溫抗下垂性能、良好的繞制性能和較高的抗震和抗衝擊的性能?？拐疰u絲主要應(yīng)用於震動(dòng)環(huán)境下的照明系統(tǒng)比如各種交通照明燈、軍事用途的特種燈泡、航空航太發(fā)動(dòng)機(jī)用加熱絲等，其中用量最大的是汽車、摩托車、拖拉機(jī)、飛機(jī)的照明燈。

採(cǎi)用高性能抗震鎢絲的波音飛機(jī)前起落架兩輪中間的飛行燈、滑行燈、斜向45度的轉(zhuǎn)彎燈

1.2.1 摻雜鎢絲/抗震鎢絲的摻雜機(jī)理

抗震鎢絲要有良好的抗震性能，首先必須具備良好的高溫抗下垂性能，即在鎢絲晶體中形成列狀排列的鉀泡對(duì)鎢絲進(jìn)行強(qiáng)化，在高溫下限制鎢絲晶粒的長(zhǎng)大和晶界的劃移來(lái)提高其再結(jié)晶溫度；其次通過(guò)提高鎢晶粒晶界的結(jié)合力，提高鎢絲再結(jié)晶後在常溫下的強(qiáng)度，使其具有良好的抗震性能。

在原料中摻入K和Al不能獲得抗震鎢絲，但是其產(chǎn)品能獲得極好的加工性能；摻入K和Si能獲得只有極少量的中等抗震鎢絲；摻入K、Si和Al其產(chǎn)品能獲得極佳的抗震性能。研究表明，摻雜鎢絲的燒結(jié)過(guò)程中鉀泡的產(chǎn)生、熱加工過(guò)程中鉀泡的特徵以及鉀泡在抗震鎢絲中的作用和摻雜元素Si、Al各不相同。加入的Si、Al、K等微量元素在鎢絲中形成K泡，在鎢絲中均勻彌散，高溫下阻止晶界的滑移和晶粒的長(zhǎng)大，大大提高鎢絲的再結(jié)晶溫度（純鎢絲的再結(jié)晶溫度約為1400℃，摻雜鎢絲的再結(jié)晶溫度為2100℃左右），改善鎢絲的高溫抗下垂性能?？拐饟诫s鎢絲不僅具有普通鎢絲的良好的繞制性能、高溫抗下垂性能，還有良好的耐震性和抗擊性能。添加Si、Al、K元素的摻雜鎢絲，根據(jù)GB/T23272-2009鎢絲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，普通摻雜鎢絲的化學(xué)成分為：含W量≥99.95%，K元素0.0060%～0.010%，F(xiàn)e、Al、Co等雜質(zhì)元素含量全都＜0.002%。

根據(jù)添加元素的不同，摻雜鎢絲可以分為添加Si、Al、K微量元素的普通摻雜鎢絲，和在摻雜Si、Al、K元素基礎(chǔ)上再添加更多的K或微量其它元素（如Fe或Co）製備而成的抗震摻雜鎢絲，後續(xù)又發(fā)展出鎢鑭、鎢鈰、鎢釷等稀土摻雜鎢絲。

（1）在原料中摻入Si，大部分Si以矽酸鹽或鎢酸鹽的形式保留在氧化鎢的表面上，有利地保持了氧化層的疏鬆性和還原期間水分的滲透性，這樣有利於摻雜均勻，也有利於獲得所必需的鉀。這些鹽極容易被HF酸洗去；
（2）摻入Al，鋁在還原過(guò)程中大幅度地提高鎢粉中鉀的含量，獲得優(yōu)質(zhì)的抗震鎢絲；
（3）摻入K，鎢絲能獲得鉀泡，鉀泡的彌散化可以明顯地降低鎢絲的低溫脆性，減少鎢絲劈裂，使其鎢絲獲得極佳的抗震性能。

1.2.2 摻雜鎢絲/抗震鎢絲的分類

1.2.3 複合稀土摻雜鎢絲

1.2.4 摻雜鎢絲-金剛線鎢絲

2. 鎢絲生產(chǎn)的基本流程

3. 摻雜鎢絲生產(chǎn)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)

與普通的鎢絲相比，光伏用鎢絲有更好的綜合性能，比如更高的抗拉強(qiáng)度和更好的衝擊韌性等，所以更適合作為金剛線的母線（基材），能有效降低斷線率，以提高矽片生產(chǎn)企業(yè)的工作效率及節(jié)約生產(chǎn)成本。

中鎢在線0.35um鎢絲

從化工的角度上來(lái)看，影響光伏用鎢絲性能的因素除了有原材料品質(zhì)和原料配比之外，還有生產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)等。生產(chǎn)鎢絲是一個(gè)複雜和困難的工藝。整個(gè)過(guò)程必須受到嚴(yán)格的控制，通過(guò)控制適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分以確保成品鎢絲的物理化學(xué)性質(zhì)。

摻雜鎢絲的生產(chǎn)步驟：將原料仲鎢酸銨（APT）經(jīng)過(guò)氫氣還原後，經(jīng)過(guò)摻雜鑭元素，接著再一次還原，後酸洗和除雜得到高純度鎢鑭粉末；將鎢鑭粉末進(jìn)行等靜壓制成型得到半成品，後進(jìn)行預(yù)燒結(jié)和垂熔燒結(jié)；再將垂熔燒結(jié)後的產(chǎn)品進(jìn)行旋鍛開(kāi)坯和連續(xù)旋鍛或鍛軋，後電解清洗，接著高頻退火和焊接；最後連續(xù)旋鍛，拉絲，包裝即可。

摻雜鎢絲的生產(chǎn)流程為：仲鎢酸銨→一次還原→摻雜→二次還原→酸洗→混料→等靜壓→預(yù)燒結(jié)→錘熔→旋鍛開(kāi)坯→連續(xù)旋鍛或鍛軋→電解清洗→高頻退火→焊接→連續(xù)旋鍛→拉絲→檢驗(yàn)→入庫(kù)→回收利用。

從生產(chǎn)過(guò)程上來(lái)看，摻雜鎢絲在生產(chǎn)時(shí)涉及到設(shè)備主要有：APT煆燒設(shè)備，APT還原設(shè)備，等靜壓機(jī)，燒結(jié)爐，旋錘鍛打機(jī)，中頻燒結(jié)爐，鎢絲拉絲機(jī)和各環(huán)節(jié)檢驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備等。

抗震鎢絲工藝流程

3. 摻雜鎢絲生產(chǎn)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)

鎢精礦到抗震摻雜鎢絲全鏈工藝流程長(zhǎng)、工藝參數(shù)多，很多生產(chǎn)者以仲鎢酸銨（APT）為原料開(kāi)始加工鎢絲，其工藝流程簡(jiǎn)化如上圖示，我們本調(diào)研的介紹，也是由APT展開(kāi)，而鎢礦開(kāi)採(cǎi)冶煉的鎢製品初級(jí)階段等內(nèi)容倒置在本章節(jié)末端，主要是作為主題內(nèi)容的補(bǔ)充資料。

3.1 仲鎢酸銨（APT）氫氣還原技術(shù)

3.2 藍(lán)色氧化鎢/藍(lán)鎢（BTO）摻雜技術(shù)

3.3 摻雜鎢粉(K、Al、Si-DOPED)酸洗工藝

3.4 等靜壓壓制圓形鎢坯條工藝和開(kāi)坯技術(shù)

3.5 鎢坯低溫預(yù)燒、高溫垂熔技術(shù)

3.6 鎢桿旋鍛、軋製開(kāi)坯技術(shù)

3.7 三輥Y型軋機(jī)旋鍛開(kāi)坯工藝

3.8 大壓縮率鎢桿拉絲技術(shù)

3.9 鎢條對(duì)焊技術(shù)

3.10 鎢棒多模串打旋鍛加工

3.11 鎢棒連續(xù)電解堿洗

3.12 鎢棒高頻感應(yīng)退火工藝

3.13 轉(zhuǎn)盤拉伸和多模鎢桿-鎢絲拉伸技術(shù)

3.14 電化學(xué)超細(xì)鎢絲加工技術(shù)

3.15 鎢絲電解拋光原理

4. 摻雜鎢絲多牌號(hào)基本思路和實(shí)踐

5. 鎢絲品質(zhì)監(jiān)控管理技術(shù)

5.1 渦流探傷技術(shù)

5.2 鐳射連續(xù)測(cè)徑技術(shù)

中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十九）-摻雜鎢絲主要技術(shù)概要

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《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（一）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（二）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（三）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（四）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（五）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（六）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（七）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（八）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（九）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十四）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十五）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十六）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十七）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十八）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（十九）》

《中國(guó)光伏行業(yè)金剛線用鎢絲市場(chǎng)研究（二十）》

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