[發明專利]一種鎢酸鈉有機化制備納米鎢粉的方法

有效

• 申請號: 201611267559.6
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106623962B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 李焌源;薛海濤;李春芳;吳爾京;羅小媚;牛博
• 申請（專利權）人: 湖南省華京粉體材料有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;B82Y40/00
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

本發明涉及一種納米鎢粉的制備方法，主要用于鎢有機化制備納米鎢粉，其包括如下步驟：鎢酸鈉有機化為水楊酸鎢，鎢酸鈉、硫酸與水楊酸的摩爾比例為1:0.8～1.2:0.8～1.2，配置的水溶液中鎢酸根離子的摩爾濃度為1～2mol/L；水楊酸鎢熱分解為納米氧化鎢，溫度為200～340℃，保溫0.5～8小時；納米氧化鎢氫還原為納米鎢粉。本發明采用鎢有機化形成低沸點的水楊酸鎢，通過200～300℃熱分解為納米氧化鎢，納米氧化鎢再通過氫還原獲得粒度均勻的納米鎢粉，納米鎢粉粒度在20?40nm，純度在99.99%，收率超過99%。本發明具有操作簡單、清潔環保的突出優點。

技術領域

本發明涉及一種納米鎢粉的制備方法。它是通過鎢酸鈉與水楊酸熱反應獲得水楊酸鉬，通過水洗純化，經過熱分解獲得納米氧化鎢，再經過氫還原獲得納米鎢粉，用于軍工、航天、醫藥等領域。

技術背景

鎢具有高密度、高熔點、高硬度、高耐磨性、低熱膨脹系數、優異的導電導熱性能以及良好的耐腐蝕性能，在許多領域得到了廣泛的應用。納米硬質合金由于具有納米晶粒結構而表現出常規材料無法比擬的高強度、高韌性、高硬度等優越性能。要生產納米硬質合金首要條件是制備納米級WC粉，而制備納米WC粉的先決條件是制備納米鎢粉，因此制備優質的納米鎢粉意義深遠，是硬質合金研究的熱點。

目前，制備納米鎢粉的主要方法有：高效球磨法、等離子體法、溶膠-凝膠法、噴霧干燥法、APT熱解還原法、六氯化鎢氫還原法和氧化鎢氫還原法，工業應用較多的是等離子體法和氧化鎢還原法。

等離子體法是利用感應等離子炬提供了一個能量集中（等離子體中心區溫度達到10000℃以上）、溫度較高的反應環境，粗顆粒鎢粉在高純H2/Ar2混合氣體氛圍下快速氣化、裂解形成細小的納米鎢粉顆粒。該方法可以獲得分布均勻，球形度高的納米鎢粉。但該方法所需設備要求高；需要消耗大量的能源；產量低，難以大工業規模化生產。

氧化鎢氫還原法，是利用氫氣氛圍下氫氣的還原性將氧化鎢粉末中的氧還原而制得納米鎢粉的方法，氧化鎢氫還原法因其制備設備簡單、工藝成熟且較易控制、反應過程不易引入雜質，容易批量化生產，已成為應用最廣泛的制備超細鎢粉的方法之一。但氧化鎢還原法對氧化鎢的粒度要求高，必須有納米級的氧化鎢才有可能獲得納米級的鎢粉。

發明內容

本發明的目的是提供一種鎢酸鈉有機化制備納米鎢粉的方法。具體制備過程如下：

A鎢酸鈉有機化

稱取鎢酸鈉、硫酸和水楊酸，用蒸餾水為反應溶劑，在90～120℃反應4～8h，獲得水楊酸鎢。其中鎢酸鈉、硫酸與水楊酸的摩爾比例為1:0.8～1.2:0.8～1.2，配置的水溶液中鎢酸根離子的摩爾濃度為1～2mol/L。

B水楊酸鎢凈化

將反應獲得水楊酸鎢經過水洗除雜，蒸餾除水獲得純水楊酸鎢。

C熱分解反應

將凈化后的水楊酸鎢升溫至200～340℃，保溫0.5～8小時。熱分解時采用干燥的循環氬氣保護。采用管式爐、箱式爐等進行連續生產，水楊酸鎢在高溫下熱分解，分解的蒸汽能夠實現氧化鎢的均勻納米化，二氧化鎢粉末粒徑為5～20nm，獲得的有機物回用。

D還原

將上述獲得的納米氧化鎢在550～650℃，氫氣還原為納米鎢粉。采用管式爐、箱式爐進行連續生產，獲得的鎢粉粒徑為10～40nm。

鎢酸鈉、硫酸與水楊酸的摩爾比例為1:0.8～1.0:0.8～1.0。

C步驟的熱分解反應的溫度為200～300℃。

鎢酸鈉和水楊酸充分反應生成水楊酸鎢；水楊酸鎢在200～340℃液化迅速分解，放出大量的氣體和熱量，可以得到分散均勻的納米級氧化鎢。這個過程中首先發生了水楊酸鎢復雜的分解反應，獲得氧化鎢和水楊酸等氣體。