使用金属在另一个金属工件（或由其他材料制成的工件，如陶瓷或塑料）的表面上施加保护涂层是一种经过时间考验的制造工艺，具有许多工业优势。虽然“标准”金属（例如镍、锌、锡或铜）或贵金属（例如金、银或铂及其合金）通常用于涂覆涂层，但也可以使用称为耐火材料的一类材料进行涂覆具有自身一系列有益特性的金属。

钨是一种难熔金属，虽然难以使用，但在特定金属精加工情况下使用时具有几个关键优势。

什么是难熔金属？

难熔金属由五种材料组成：钨、钼、钽、铌和铼。这些金属在不同程度上具有许多共同特征，包括：

• 极高的熔点——尤其是钨、钼和钽——使它们对处理熔融金属和矿物很有价值。
• 在极端温度下保持强度的能力：许多钨涂层产品在室温下的抗拉强度是铁的两倍。
• 对腐蚀破坏力的无与伦比的抵抗力：钨涂层可以阻止红锈和白锈的扩散，从而导致金属部件过早损坏。
• 出色的导电和导热能力：钨和其他难熔金属经常用于电子制造应用和作为散热器。
• 极高的硬度：例如，许多切削工具由碳化钨制成。
• 高密度/比重：钨的重量使其可用于镇流器。

虽然难熔金属具有许多相同的特性，但每一种都提供了自己的一套独特的特性，将其与其他金属区分开来。在本文中，我们将仔细研究钨，更具体地说，是镀钨的好处。

钨的简史

钨是一种坚硬、有光泽的银白色金属，由爱尔兰化学家彼得·沃尔夫于 1779 年发现。钨最初被命名为“钨”，它的化学符号“W”就是从这个词衍生而来的。一些国家仍将钨称为钨。1781 年，瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒 (Karl Wilhelm Scheele) 将钨作为一种元素分离出来，并将其命名为现在的名称。瑞典语“tung”和“sten”的意思是“重”和“石头”——对这种坚固、致密的金属材料的恰当描述。

直到 1840 年代中期，钨仍然是一种相对晦涩的元素，当时研究员罗伯特·奥克斯兰（Robert Oxland）获得了制造工业用钨酸和钨酸钠的专利。十年后，Oxland 获得了第二项生产铁钨合金的专利，该合金是当今制造的现代高速钢材料的基础。

钨最显着的发展可能发生在大约半个世纪后，当时它首次用于制造灯泡灯丝。直到今天，这仍然是一个突出的钨应用。

钨的关键特性和特性

与所有难熔金属一样，钨具有许多特性和特性，使其对产品制造和其他工业用途极为有利。其最显着的特性之一是其熔点为 6,170° F (3,410° C)，是所有已知金属中最高的。这使得钨成为涉及极端温度的制造应用的首选。

虽然钨能够在高温下保持其强度，但它往往会在高于 538° F 的温度下形成挥发性氧化膜。因此，有必要在高温下采取涂层、创造真空或在保护环境中使用等步骤。 -温度应用。

钨还具有非常高的抗拉强度（3,000° F 或 1,650° C），即使是直径极小的钨丝。此外，钨是可用的最致密金属之一，并且具有极强的延展性，这使得它能够被拉成细线形式，用于许多制造应用。

如前所述，钨中的“tung”意为“重”。钨有多重？一立方英寸的钨重达三分之二磅。只有铂、铱、锇和铼金属重量更大。

钨的卓越耐腐蚀性使其适合在恶劣环境中使用。钨在环境温度下对大气腐蚀和湿气具有良好的抵抗力，在室温下对硝酸、硫酸和氢氟酸具有良好的抵抗力。此外，钨能够抵抗液态金属，如汞、钠、镁和氢。然而，钨在高温下会与一氧化碳、二氧化碳、硫和二氧化氮发生反应。

钨的其他有用特性包括比其他标准金属（例如镍和铁）更有效地导电的能力，以及高热中子吸收截面。

探索钨的多种用途

钨金属的第一个广泛的工业应用是用作荧光灯、灯泡和真空管中的延展性白炽灯丝——这一工艺由通用电气公司的 William D. Coolidge 博士在 20世纪初开发。这项创新建立在托马斯·爱迪生在 19世纪后期首次开发的真空玻璃灯泡技术的基础上。柯立芝博士生产的可延展钨使钨丝的使用成为可能，这种钨丝的直径可以拉到人类头发的六分之一左右。

当与碳形成合金形成碳化钨时，钨可作为硬度和耐磨性至关重要的产品的建筑材料。示例包括切削工具，例如钻头、刀具、圆锯以及石油、木工、采矿和金属加工等行业中使用的各种车削和铣削工具。

钨兼具硬度和耐热性，使其在生产高速钢等重金属合金方面极具价值。据Chemicool 称，用于生产高速钢的合金中钨含量高达 18%。这些钨基材料的应用包括制造火箭喷嘴、各种汽车零部件、辐射屏蔽和各种耐磨涂层。

钨也可用于各种化学制造应用。例如，硫化钨是一种有效的高温润滑剂，在加氢脱硫过程中充当催化剂。氧化钨广泛用于制造陶瓷釉料。钨钙和钨镁可以在荧光照明产品中找到，同时还可以增加各种催化剂的强度，可以延长催化剂的使用寿命。

由于能够在极端温度下保持强度，钨被广泛用于高温焊接、加热和电气应用。一种突出的工业制造技术是钨极惰性气体 (TIG) 焊接，这是一种以非消耗性钨电极为特色的电弧焊接方法。由于其导电性，钨还用于制造集成电路和其他电子零部件。最后，钨的重量使其适合用作镇流器和配重。

关于在钨基材料上电镀

钨的所有吸引人的特性（硬度、耐腐蚀性、在高温下保持其强度的能力等）使其在产品制造中如此有用，也使其在金属表面处理应用中同样有价值，特别是电镀。然而，与所有难熔金属一样，纯钨是一种高反应性材料，这使得用钨进行电镀是一个极具挑战性的过程。

现在，让我们仔细看看电镀，以及一些具体的镀钨工艺。

钨电镀服务

电镀是一种金属精加工技术，它使用电流来减少溶解的金属离子，以在电极上形成金属涂层。该过程需要将工件（称为基材）浸入特殊配制的电解质溶液中，也称为镀液。因为电流用于促进涂层的沉积，所以电镀通常被称为电沉积。由于其高度的反应性，单独用钨电镀基板是极其困难的。它通常与镍或其他金属共同沉积。

传统上，使用水性（水基）镀液镀钨并不能产生可接受的结果，原因有很多：

• 初始打击后涂层过程停止的趋势（闪蒸）
• 沉积物中的高氧化物含量
• 严重坑点沉积物
• 机械性能差的涂层
• 与其他金属一起使用共沉积技术时效果有限
• 阴极效率低

然而，半个多世纪前开发的用于制造火箭喷嘴的电镀技术能够克服这些障碍。具体而言，该方法涉及从非水有机电解路易斯酸溶液中电镀钨。这种高度专业化的镀钨工艺依赖于使用卤化钨溶液，使钨处于非活性状态。

钨表面刷电镀

最近的钨电镀创新是一种有效的刷电镀技术的发展。虽然与标准电镀密切相关，但刷镀的不同之处在于，它不是浸入基材，而是使用浸有电解质溶液的刷子施加涂层。

刷子通常由包裹在布质材料中的不锈钢制成，并连接到低压直流电源。然后将工件连接到负输出。由于该工艺能够在基材的目标区域进行更有效的涂层应用，因此刷镀通常被称为选择性镀或点镀。

就刷镀的缺点而言，它可能比标准电镀更加劳动密集，因为它需要更多的操作员参与。对于超过 0.7 毫米的涂层要求，要达到所需的镀层厚度也可能要困难得多。此外，在涂覆整个零件而不是特定的目标区域时，传统电镀往往更具成本效益。

钨刷镀工艺实际上使用了一种镍钨合金，该合金由重量百分比约为 40% 的钨和 60% 的镍组成。这会产生一种硬涂层，通过增加硬度和耐磨性来显着改善基材的表面性能。高钨含量还提供了热稳定性元素。将涂层短时间暴露在高温下可以进一步增加其硬度。

化学镀钨服务

化学镀可以追溯到 1940 年代，现在是金属表面处理市场的重要组成部分。电镀和化学镀之间的主要区别在于后者不需要外部电源并且只使用一个电极而不是两个。涂层不是电沉积，而是通过自催化反应发生。

化学镀被认为是比电镀更简单、更清洁的工艺。优点包括能够实现更均匀的涂层厚度，因为该工艺使电镀溶液能够到达基板表面上较深的凹陷区域。控制整体涂层厚度并防止涂层在边缘和角落过度堆积也容易得多。化学镀覆层的多孔性往往较小，并提供更好的防腐蚀保护。最后，从长远来看，不需要电力和更简化的电镀设置可以使化学镀更具成本效益。

钨本身不适合采用目前可用的技术进行化学镀工艺。然而，化学镀钨可以通过碳化钨的沉积来实现，碳化钨是一种极其坚硬的类金刚石金属合金。该技术需要使用包含镍磷合金的化学镀溶液，该合金充当粘合剂，推动厚度的增加，并将碳化钨颗粒作为金属晶体生长中的捕获材料结合在一起。

电镀到钨表面

虽然难以实现，但在某些情况下也可以电镀到钨基材上以增强腐蚀保护。虽然几乎不可能单独在钨上电镀，但有效的技术可用于电沉积到碳化钨工件上。镍是最适合与钨一起使用的涂层。但是，该部件应经过涂层后脆化消除工艺，以确保足够、持久的涂层附着力。

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