[發明專利]一種微波輔助球磨制備超細鎢基合金粉的工藝

在審

• 申請號: 201310531401.5
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103521763A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 肖民;陳風雷;李重義;肖斌;金江;張寧
• 申請（專利權）人: 贛州中瑞材料科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/22;B22F9/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于鎢粉制備領域，具體是一種微波輔助球磨制備超細鎢基合金粉的工藝。

背景技術

隨著微電子工業、能源、航空、機械工業等領域快速發展，超細鎢粉的需求日益擴大，具體體現在以下幾個方面：（1）用于合金鋼。主要用作高速切削鋼，含鎢量為8%~20%；（2）制作耐熱耐磨合金。添加Cr、Co、Ta、Mo和Re等元素可獲得鎢合金，含鎢量為3%~15%，用于航空發動機、透平機葉片等承受強烈磨損的零件；（3）制作電光源及發熱體。通過壓、軋制、拉拔制成的鎢絲、鎢材，廣泛用于照明燈、真空電爐發熱體等；(4)制作觸點合金和高密度合金。用粉末冶金法制作的W-Cu、W-Ag等合金，具有高導電、高耐磨性，是制作高壓斷路器、開關及引擎火花塞電極的理想觸點材料。高密度合金如W-Ni-Cu、W-Ni-Fe合金主要用于制作陀螺儀轉子、放射性安全屏及穿甲彈頭等。對于鎢粉的制備方法國內外學者進行了大量的探索研究，目前，主要的工藝方法有氫還原法、溶膠-凝膠法、高能球磨法、冷凍干燥法、熔鹽電解法、自蔓延高溫還原法以及噴霧干燥-流化床法等。

氫還原法的工藝流程為：氧化鎢→氫氣還原→過篩→合批→鎢粉。此工藝具有簡捷易行、先進合理、穩定可靠、成本低等特點。隨著鎢粉制造水平的提高，在選用氧化鎢原料方面有了很大進展，從開始以鎢酸（H₂WO₄）和黃鎢（WO₃）為原料到現在普遍采用藍鎢（WO_2.90）和紫鎢（WO_2.72）為原料。原料結構、成分及其物理化學性質對鎢粉的粒度及均勻性的影響很大。在還原過程中，通過調節各種工藝參數，如還原溫度、料層厚度、氫氣流量、通氣方向等，可以控制還原后得到的鎢粉的粒度。近年來一些研究人員從前驅體粉末的處理上著手，在原有的基礎上進行改進，研制出一批新的制備納米鎢粉的方法。孫雯等用特殊混合、蒸發、結晶制取超細APT，在500℃下煅燒制備黃鎢，然后在600℃下用H₂/Ar混合氣體還原得到比表面為7.6m²/g、粒度為40~80nm的鎢粉。

溶膠-凝膠法（Sol·Gel）以其低溫制備純度高，粒徑均勻合金粉末的優點受到廣泛關注。S.R.aghunathan等用溶膠-凝膠法制備了多種納米W基合金復合粉末，如W-Mo、W-Cu、WC-Co復合粉末。姚敏琪等人進行了溶膠-凝膠法制備鎢基合粉體發現此法存在成本高、周期長、產品易斷裂等問題帶解決。沈春英等用白鎢酸加入到絡合劑草酸溶液中經反應后得到穩定的鎢酸溶膠，然后再在溶膠中加入沉淀劑CATB后產生白色凝膠，經干燥、煅燒、還原后得到粒度為0.2nm的近球狀均勻超細鎢粉。

George?D．white和william?E．Gurwell采用冷凍干燥法（Freeze?Drying）制備了含鎢量為70％、90％和97％三種W-Ni-Fe高密度復合粉末。采用這種方法制備出呈珊瑚狀的復合粉末，粉末粒度為100nm左右。此法具有產量大，?產品顆粒均勻，但雜質碳、氧高等特點。

噴霧干燥法以其工藝簡單、產品顆粒均勻、可制備多組員復合粉末等優點被國內外專家廣泛研究。P．Seegopau?J等人用噴霧轉換法生產了WC晶粒小于50nm且在鈷相中分布良好的WC-Co復合粉。國內張麗英等人用溶液超聲噴霧轉換方法制得了納米級的W-Ni-Fe-V系和W-Ni-F-Y系鎢合金復合氧化物粉末，其BET粒度為30?nm，形貌近似球形。

自蔓延高溫還原法（Self-propagating?High-temperature?Synthesis，簡稱SHS）是早在上世紀60年代蘇聯科學家發現并提出的，之后再世界范圍內進行了廣泛的研究和開發。在制備超細鎢粉方面也有一定的應用，如王延玲等采用SHS法制備的鎢粉，平均粒徑為0.187μm、比表面積為1.09m²/g、純度≥99.0%。此法具有工藝高效、節能等優點。但是在實際應用中還存在許多工藝技術等方面的難題，如SHS燃燒速度和反應過程難以控制。目前，該方法還停留在實驗研究階段，還需進一步研究。

機械-化學合成法、等離子體法、共沉淀法等工藝也被用于鎢基合金粉末制備。由于存在過程條件高、產量小、產品質量難以控制等問題，研究受到限制。