[發(fā)明專利]一種高均勻性納米WC粉體的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010762379.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN112079359A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張璐;李劍峰;龔南雁;張湘;劉淵溢;陸必志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/949
• 分類號(hào): C01B32/949
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發(fā)明公開了一種高均勻性納米WC粉體的制備方法。所述納米WC粉體的制備方法，包括如下步驟：a、將WC顆粒進(jìn)行氧化裂解處理，制得WO₃粉體；b、將所述WO₃粉體與炭黑混合后制粒，得到料粒；c、將步驟b得到的料粒進(jìn)行碳化處理。本發(fā)明的制備方法解決了由于粉末形貌遺傳效應(yīng)所引起納米WC粉體團(tuán)聚、粒度分布不均的問題，且所用原料易得，設(shè)備簡單，工藝成本較低，并能實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的大批量生產(chǎn)，具有突出的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉體材料制備領(lǐng)域，具體來說涉及一種高均勻性納米WC粉體的制備方法。

背景技術(shù)

硬質(zhì)合金是通過粉末冶金方法制備的由難熔金屬化合物作為硬質(zhì)相，金屬及其化合物作為粘結(jié)相的一類金屬-陶瓷復(fù)合材料，由于其具有高硬度、高耐磨性、較高的高溫硬度、高彈性模量、高抗壓強(qiáng)度、耐酸耐堿以及較小的線膨脹系數(shù)等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空、機(jī)械加工冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領(lǐng)域，有著“工業(yè)牙齒”之稱。

傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金其硬度、強(qiáng)度以及韌性往往難以兼顧，而隨著現(xiàn)代加工制造業(yè)向高端化和精細(xì)化的高速發(fā)展，對(duì)硬質(zhì)合金的綜合性能提出了更高的要求，因此出現(xiàn)了超細(xì)/納米晶硬質(zhì)合金，該類合金利用了晶粒細(xì)化后的表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，使得合金具有高的強(qiáng)度、硬度以及良好的韌性，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求。

超細(xì)/納米晶硬質(zhì)合金的制備需要用到納米WC粉作為原料，而納米WC粉的粒度及其均勻性對(duì)后期合金的性能產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。粒度不夠細(xì)小使得無法制備滿足要求晶粒度的合金，從而無法達(dá)到所需性能需求，而粒度分布不均勻，粉體中的硬團(tuán)聚顆粒較多則會(huì)引起制備的合金微觀組織中出現(xiàn)較多的異常長大的WC晶粒，從而破壞組織的均勻性和連續(xù)性，使得合金的使用壽命降低。傳統(tǒng)工業(yè)制備是通過先將鎢的氧化物氫氣還原得到鎢粉，再將其與炭黑混合，通過高溫碳化得到WC粉。該方法由于在還原過程中會(huì)產(chǎn)生H₂O，而鎢的氧化物則會(huì)與水反應(yīng)生成WO₂₍OH)₂，WO₂(OH)₂極易通過化學(xué)氣相遷移，并且與H₂還原后沉積在已形核的金屬鎢晶粒表面，致使其長大。其次，傳統(tǒng)的方法都是通過靜態(tài)推舟還原，利用氫氣擴(kuò)散發(fā)生還原反應(yīng)，因此舟皿的上下層物料由于反應(yīng)不均一易出現(xiàn)粉體特性上的差異，不利于粉體的均勻性，因此傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方法難以制備出高品質(zhì)的高均勻性納米WC粉以滿足合金需求。因此，開發(fā)一種制備高均勻性納米WC粉末的新方法具有重要的理論和實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提供了一種納米WC粉體的制備方法，以制得高均勻性的納米WC粉。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種納米WC粉體的制備方法，包括如下步驟：

a、將WC顆粒進(jìn)行氧化裂解處理，制得WO₃粉體；

b、將所述WO₃粉體與炭黑混合后制粒，得到料粒；

c、將步驟b得到的料粒進(jìn)行碳化處理，得到碳化產(chǎn)物。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，制備得到的納米WC粉體的粒度分布為單峰結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，步驟a中，所述的WC顆粒的費(fèi)氏粒度(Fsss)0.8μm、比表面積1.25m²/g、馬爾文粒度分布D501μm，D902μm，Dmax4μm，徑距1.5。通過過優(yōu)化原料氧化鎢粉體，能夠消除由于形貌遺傳效應(yīng)引起的WC粉體團(tuán)聚。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，步驟a中，所述氧化裂解在含氧氣氣氛中進(jìn)行，優(yōu)選在空氣氣氛中進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，步驟a中，所述氧化裂解的溫度為400℃-800℃。