[發(fā)明專利]一種含砷和磷的仲鎢酸銨或偏鎢酸銨制備納米鎢粉的方法

有效

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• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN106041111B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚敦強;王曉茹;朱紅波;何文
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;C01G41/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬粉末冶金制粉領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納米晶WC-Co硬質(zhì)合金因其同時具備高硬度和高強度的特性，而被廣泛應(yīng)用于切削刀具、沖擊工具和耐磨蝕零部件等領(lǐng)域。粒度均勻、分散性良好的納米鎢粉是高性能納米晶WC-Co硬質(zhì)合金制備的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，工業(yè)上一般采用氧化鎢氫還原法制備鎢粉，此方法制備出來的鎢粉易因氧化鎢的“揮發(fā)-沉積”而長大，因此常通過添加少量的晶粒長大抑制劑（如V、Cr的氧化物及稀土氧化物），并采用薄料層、大流量干氫、低溫還原等工藝參數(shù)來還原氧化鎢粉以制備盡可能細小的鎢粉。此工藝條件能制備出超細鎢粉，對于納米鎢粉的制備而言比較困難，且存在生產(chǎn)效率低和高成本等問題。為此，一些新的納米鎢粉的制備技術(shù)不斷出現(xiàn)，如高能球磨法、等離子體法、自蔓延高溫還原法、熔鹽電解法等。但是上述制備方法均需特殊工裝設(shè)備，并存在高能耗、生產(chǎn)效率低及工藝控制難度大等問題，而難以在工業(yè)上獲得大規(guī)模應(yīng)用。

在我們前期研究過程中發(fā)現(xiàn)，砷元素在氧化鎢氫還原過程中對鎢粉具有顯著的細化作用，采用常規(guī)的氧化鎢氫還原工藝條件便可成功制備出粒度均勻的納米鎢粉；而磷元素則對鎢粉的組織與形貌不利。然而鎢礦中砷和磷通常是伴生的，工業(yè)上經(jīng)堿法分解鎢礦所得的粗鎢酸鈉溶液中，砷和磷的含量較高，為此常采用“鎂鹽凈化法”將砷和磷共同沉淀去除。倘若為了保留鎢礦中的砷并利用其細化作用來制備納米鎢粉，而省去“鎂鹽凈化除砷和磷”工藝，勢必也會將其中的磷元素保留下來。本發(fā)明“一種含砷和磷的仲鎢酸銨和偏鎢酸銨制備納米鎢粉的方法”解決了鎢冶金過程中砷和磷共同去留的問題，通過省去“砷和磷的凈化除雜”工藝，將砷和磷共同保留在仲鎢酸銨或偏鎢酸銨中，經(jīng)煅燒、氫還原后可制備粒度均勻的納米鎢粉。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含砷和磷的仲鎢酸銨或偏鎢酸銨制備納米鎢粉的方法。

本發(fā)明的具體制備步驟如下。

（1）含砷和磷的仲鎢酸銨或偏鎢酸銨前驅(qū)體復合粉末的制備。

首先將一定量的單質(zhì)砷溶于質(zhì)量百分比濃度為65%~68%硝酸溶液中的，待砷完全溶解后，再將磷酸銨、仲鎢酸銨或偏鎢酸銨加入到砷的硝酸溶液中，原料中砷和磷的總的質(zhì)量百分比含量為0.01~2wt%，其中砷元素與磷元素的質(zhì)量比為1:1；電動攪拌使原料混合均勻后，置于烘箱內(nèi)烘干，烘箱溫度為70~90℃，時間為8~10h，經(jīng)研磨后制得含砷和磷的仲鎢酸銨或偏鎢酸銨前驅(qū)體復合粉末。

（2）前軀體復合粉末焙燒制備三氧化鎢粉末。

將制備的含砷和磷的仲鎢酸銨或偏鎢酸銨前驅(qū)體復合粉末置于箱式電阻爐中，在空氣氣氛下進行焙燒，焙燒溫度為550~700℃，保溫時間為2~4h，制備出黃色三氧化鎢粉末。

（3）氫還原三氧化鎢制備納米鎢粉。

將制得的黃色三氧化鎢粉末置于管式氣氛爐中，通入氫氣進行還原，升溫速率為5℃ /min，還原溫度為700~820℃，保溫時間為2~4h，制備出納米鎢粉。

本發(fā)明制備納米鎢粉的方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，適合工廠批量生產(chǎn)納米鎢粉，制備出的鎢粉分散性良好且粒度分布均勻，其粒徑為30~110 nm，有效地推進了超細WC-Co硬質(zhì)合金的發(fā)展與應(yīng)用。

附圖說明

圖1為實例1制備出的納米鎢粉的SEM形貌圖。

圖2為實例1制備出的納米鎢粉的SEM形貌圖。

圖3為實例1制備出的納米鎢粉的XRD衍射圖譜。

具體實施方式

下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。

實施例1。

A. 按下述質(zhì)量百分比配料，仲鎢酸銨（APT）為99.4wt%，砷為0.3wt%，磷為0.3wt%。將0.30 g As溶于100 ml質(zhì)量分數(shù)為65%~68%的硝酸中，水浴加熱10 h，加熱溫度為30℃。待As完全溶解后，將99.40 g APT和1.44 g磷酸銨（(NH₄)₃PO₄）加入到As的硝酸溶液中，電動攪拌使原料充分混合。

B. 待原料混合均勻后，放入烘箱內(nèi)烘干，烘箱溫度為80℃，時間10 h，制得含砷和磷的仲鎢酸銨前驅(qū)體復合粉末。

C. 將含砷和磷的仲鎢酸銨前驅(qū)體復合粉末放入箱式電阻爐中，在空氣氣氛下直接焙燒，焙燒溫度為600℃，保溫2h，制備出黃色三氧化鎢粉末。