[發明專利]一種均勻粗晶粒鎢粉及碳化鎢粉末的制備方法

有效

• 申請號: 200910044492.3
• 申請日: 2009-10-09
• 公開（公告）號: CN101664809A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 吳湘偉;張忠鍵;徐濤;羅勁松;陸必志;皮志明;謝晨輝
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;C01B31/34
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所
• 代理人: 周 詠

技術領域

本發明屬于難熔金屬冶煉技術，涉及一種均勻粗晶粒鎢粉的制備方法，以 及利用此粗晶粒鎢粉制備粗晶粒碳化鎢粉末的方法。均勻粗晶粒鎢粉及碳化鎢 粉末主要用于制備粗晶、超粗晶硬質合金，生產礦山工具、沖壓模具、鉆掘、 采掘工具，也可應用于噴涂、噴焊等硬面材料。

背景技術

粗晶粒碳化鎢因其結晶性能好、結構缺陷少、亞晶尺寸粗大、顯微硬度高、 微觀應變小、具有一定的塑性等一系列優點，用于生產硬質合金，可顯著改善 粗晶硬質合金的抗斷裂(沖擊)韌性，提高使用壽命而得以廣泛應用。因此， 晶粒粗大、均勻、結晶較好的碳化鎢粉末是制備高性能粗晶硬質合金的關鍵， 而影響制備粗晶粒碳化鎢粉末最關鍵的因素在于制備出晶粒粗大、均勻、結晶 好、高純的優質鎢粉。國內外制備粗晶粒鎢粉、碳化鎢粉較為傳統的方法為氧 化鎢高溫還原高溫碳化法，該方法一般都是采用干氫還原，還原溫度要求900～ 1200℃，甚至更高，然后將鎢粉在1600℃以上的溫度下碳化，所生產的鎢粉、 碳化鎢粉的粒度只能達到7～15μm，并且粉末粒度均勻性不好，細粉較多。

國外制備粗晶粒碳化鎢粉末用得較多的一種方法是鋁熱法。E.N.Smith在 “Metal?Powder?Report”雜志第35卷第2冊(1980年2月)第53，54頁上 發表的題為“直接生產一碳化鎢的宏量方法”一文中詳細敘述過鋁熱法的工藝 原理。美國肯納金屬(Kennametal)在其專利U.S?4,834,963中公開了一種用 鋁熱法制備粗晶粒碳化鎢粉末的方法，該方法以鎢精礦為原料、氧化鐵為氧化 劑、鋁作還原劑、碳化鈣作碳化劑，將這些物料球混后于2000℃以上反應并熔 融碳化而制備粗晶粒碳化鎢粉末。專利87107470《粗晶——碳化鎢粉末及其生 產方法》公開了一種改進的鋁熱法用于制備粗晶粒碳化鎢粉末。該方法以鎢礦 精礦砂為主要原料，在反應進料中加入一定的鐵，以將計算的反應溫度控制在 4372～4500°F的范圍內。專利200810044355.5《一種粗晶WC粉末的生產方法》 中公開的方法也類似于鋁熱法，不過是以氧化鎢為原料，而不是用鎢精礦為原 料，在氧化鎢中加入一定比例的C、Fe(Co，Ni)、鐵的氧化物、Al-Ni合金粉， 然后進行高溫熔融碳化，碳化后的合金塊經破碎、球磨、除雜、篩分后得粗晶 粒WC粉。上述各種鋁熱法制備的粗晶粒碳化鎢的粒度都很粗，但存在的主要缺 點是工序較長，所含雜質偏多，某些雜質無法完全除去而最終影響合金的綜合 性能。

工業上制備粗晶粒碳化鎢粉末用得較多的一種方法是用堿金屬化合物摻雜 氧化鎢高溫還原高溫碳化。US4402737描述了氧化鎢用堿金屬氯化物，特別是 LiCl的摻雜，還原后可得到粒度較粗的金屬鎢粉，但其研究目的是多晶粉末。 這種鎢粉碳化后形成細WC晶體的聚集體。專利01815126.4《超粗粒單晶碳化 鎢和其制備方法以及由此制備的硬質金屬》公開的方法是將氧化鎢與堿金屬碳 酸鹽(由碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈉中的至少兩種混合、熔融、淬火并粉末化而 得)按適當比例混合，然后用氫氣在高溫下還原成金屬鎢粉。該種金屬鎢粉經 高溫碳化后得到50μm以上的粗晶粒碳化鎢粉末。用堿金屬化合物摻雜氧化鎢 高溫還原高溫碳化法制備粗晶粒碳化鎢粉末存在以下缺點：1)粗晶粒鎢粉缺陷 多，結晶不好，畸變晶粒多；2)堿金屬滯留在碳化過程中反而會細化晶粒，易 造成雜質含量偏高；3)晶粒形貌不好、均勻性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備均勻粗晶粒鎢粉的新方法，以及利用所述 粗晶粒鎢粉制備均勻粗晶粒碳化鎢粉末的方法。

本發明的均勻粗晶粒鎢粉的制備方法，依次包括：以鎢的氧化物粉末，或 鎢的氧化物粉末和鎢粉的混合物作為原料在還原爐內進行還原，將還原所得的 粗晶粒鎢粉過篩處理去掉氧化皮，即得所述的均勻粗晶粒鎢粉，在還原時，先 向還原爐內送入一定流量的水蒸氣和氫氣，控制送入還原爐內水蒸氣和氫氣的 分壓比P_H2O/P_H2為0.1～1.64，然后推入裝有粉末原料的料舟；還原所得的粗晶 粒鎢粉粒度為10～100μm。

所述還原反應的溫度為900～1350℃，還原反應時間為3～50小時。

所述的鎢的氧化物為黃色氧化鎢、藍色氧化鎢、紫色氧化鎢、二氧化鎢中 的任意一種，或者兩種以上的組合。

以鎢的氧化物粉末和鎢粉的混合物為原料時，鎢粉所占質量百分比為 0.5％-30％。