[發明專利]一種氧化-還原法制備超細碳化鎢粉末的方法

有效

• 申請號: 201711003361.1
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107585768B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 陸必志;施超波;彭柯;肖成林
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: C01B32/949
• 分類號: C01B32/949;C22C29/08
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠

本發明公開了一種氧化?還原法制備超細碳化鎢粉末的方法，其是以二氧化鎢粉末為原料，經過氧化煅燒獲得超細WO₃，再將超細WO₃進行氫氣還原，獲得超細鎢粉，經過配炭，碳化，球磨，過篩等工序后獲得超細碳化鎢粉末。根據本發明的方法制備得到的碳化鎢粉末具備有粒度小，分散性好，分布均勻，易實現產業化生產的優勢。

技術領域

本發明屬于超細碳化鎢粉末制備及超細晶碳化鎢基硬質合金研究領域，具體涉及一種氧化-還原法制備超細碳化鎢粉末的方法。

背景技術

超細硬質合金具有高硬度，高強度，良好的韌性等優點，被稱為“雙高”硬質合金，而被廣泛應用于高效精密刀具、微鉆、微銑、刀片、精密模具等。制備超細硬質合金的關鍵技術難點之一是如何提高合金晶粒度的均勻性，避免燒結過程中形成異常長大晶粒。異常長大晶粒是超細硬質合金產品的斷裂源，其形成的原因與超細碳化鎢粉末的分散性及團粒數量存在直接關系，因此，目前行業內控制超細硬質合金異常長大晶粒普遍方法是對超細碳化鎢原料進行嚴格控制，提高碳化鎢的分散性，避免團粒的形成。

目前國內外批量生產碳化鎢所采用的方法為傳統的氧化鎢氫還原-碳化法，其主要是以二氧化鎢原料，用氫氣將二氧化鎢還原成超細鎢粉，再將超細鎢粉與炭黑混合，然后進行碳化，最終獲得超細碳化鎢粉。但是由于二氧化鎢的晶粒較粗，一般在10-50μm之間，在還原和碳化過程中會有部分的團粒保留了下來，形成了超細碳化鎢的團粒，其粒度在1-10μm之間。為了消除超細碳化鎢的團粒，提高分散性，傳統工藝采取的主要手段是，(1)對二氧化鎢進行破碎細化：由于氧化鎢晶粒的內部結構較為致密，易吸附空氣中的水分，導致破碎后物料的流動性變差，會大大降低破碎效果，而且任何破碎設備都存在破碎死角，因此很難將團粒全部破碎，破碎后雖然氧化鎢粉末的平均粒度可以達到5μm以下，但是最大團粒仍然超過10μm。(2)對碳化鎢進行破碎：經過碳化后，碳化鎢的團粒變得更加致密，而且碳化鎢的硬度相較于氧化鎢更大，因此相對于破碎氧化鎢，破碎碳化鎢的難度更大，破碎效果更差，破碎后的碳化鎢中仍然保留有一定數量的團粒。

由于碳化鎢團粒度較粗，而超細碳化鎢的碳化溫度普遍較低，因此團粒中的晶粒結晶完整性較差，缺陷較多，這些團粒即使被破碎分散，在后續合金制備過程中的液相燒結階段，也會優先溶解于鈷相，并析出在其他較粗的晶粒上，形成異常長粗晶粒(俗稱為“夾粗”)，影響合金的性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種氧化-還原法制備超細碳化鎢粉末的方法，解決碳化鎢粒度較粗，分散性和均勻性差的問題。

本發明提供的這種氧化-還原法制備超細碳化鎢粉末的方法，是以二氧化鎢粉末為原料，經過氧化煅燒獲得超細WO₃，再將超細WO₃進行氫氣還原，獲得超細鎢粉，經過配炭，碳化，球磨，過篩等工序后獲得超細碳化鎢粉末。

本發明這種氧化-還原法制備超細碳化鎢粉末的方法，包括以下步驟：

(1)將二氧化鎢粉末置于煅燒爐內，在空氣氣氛下進行煅燒，獲得超細WO₃粉末；

(2)將超細WO₃粉末在還原爐中進行氫氣還原，獲得超細鎢粉；

(3)將超細鎢粉與炭黑進行配碳混合，接著將混合好的粉末裝入石墨舟皿，在碳化爐中進行碳化，碳化氣氛為H₂氣氛，碳化完成后保持H₂氣氛條件下自然冷卻；

(4)將上述碳化好的物料從碳化爐中卸出，添加磨球，在球磨機中進行球磨，將塊狀物料球磨粉碎；

(5)將球磨好的物料從球磨機中卸出，進行第一次過篩，進行球料分離，進行第二次過篩，以除去沒磨碎的物料和雜質，過篩后獲得超細碳化鎢粉末。

所述步驟(1)中，煅燒溫度為500-900℃，煅燒時間為2-6h。