[發明專利]一種一維納米碳化鎢及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711124350.9
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107915229B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 吝楠;趙龍博
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C01B32/949
• 分類號: C01B32/949;B82Y40/00;C22C1/05;C22C29/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種一維納米碳化鎢，其特征在于：所述一維納米碳化鎢的直徑小于150nm，長度大于5μm；

所述一維納米碳化鎢通過下述步驟制備：

第一步

以一維納米結構的鎢為原料；將原料加熱至1000-1100℃，同時，通入含有甲烷和稀釋氣體的混合氣體；反應1-2小時；得到鎢/碳一維復合納米結構材料；所述甲烷的流速為20-50cm³/s，稀釋氣體的流速為100-150cm³/s；

第一步中所用一維納米結構的鎢是通過下述方案制備；

將粒度為0.1-20微米的氧化鎢粉置于雙區加熱管式反應爐中的低溫加熱區，并將低溫加熱區加熱至600-800℃，通入露點為20-70℃的含有水蒸氣的氬氣，氬氣中的水分與氧化鎢粉末反應生成氣態WO₂(OH)₂，流動的氬氣將氣態WO₂(OH)₂帶入至高溫反應區，所述氬氣流速為20-150cm³/s；與此同時，將高溫加熱區加熱至1000-1200℃，保溫1-4小時，并在高溫加熱區通入與氬氣流動方向相反的氫氣，氫氣與氣態WO₂(OH)₂進行還原反應，在基底上形成鎢一維納米結構材料，所述氫氣流速為20-150cm³/s；

第二步

對第一步得到的鎢/碳一維復合納米結構材料在真空條件下進行碳化處理2-5小時，冷卻，得到一維納米碳化鎢；所述碳化處理的溫度為1200～1400℃。

2.根據權利要求1所述的一種一維納米碳化鎢，其特征在于：第一步中，將原料加熱至1000-1050℃；第二步中，所述碳化處理的溫度為1200-1300℃。

3.根據權利要求1所述的一種一維納米碳化鎢，其特征在于：第一步中所述稀釋氣體為氮氣。

4.一種如權利要求1-3任意一項所述一維納米碳化鎢的應用；其特征在于：一維納米碳化鎢作為增韌劑用于硬質合金。

5.根據權利要求4所述的一種一維納米碳化鎢的應用；其特征在于：所述硬質合金為含WC的硬質合金。

6.根據權利要求4所述的一種一維納米碳化鎢的應用；其特征在于；包括下述步驟：

步驟一

按設定組分配取一維納米碳化鎢、WC粉、粘接相粉末；混合均勻，得到混合粉末后，壓制成型，得到壓坯；

步驟二

將步驟一所得壓坯置于保護氣氛中進行壓力燒結，爐壓為3～10MPa，燒結溫度為1380～1450℃，隨爐冷卻，得到碳化鎢一維納米結構材料增韌的WC-Co硬質合金。

7.根據權利要求6所述的一種一維納米碳化鎢的應用；其特征在于：

所述粘接相粉末選自Co粉、Fe粉、Ni粉中的至少一種；

步驟一中，所配取的一維納米碳化鎢/(所配取的一維納米碳化鎢+所配取的粘接相粉末+所配取的WC粉)＝0.01-0.04；

步驟一中，所配取的所配取粘接相粉末/(所配取的一維納米碳化鎢+所配取的粘接相粉末+所配取的WC粉)＝0.08-0.12；

步驟一中，所述粘接相粉末的粒度小于等于800nm；所述WC粉的粒度小于等于500nm；

步驟一中，壓制成型的方式為模壓成型，模壓成型的壓力為150～200MPa。