[發明專利]一種基于水熱法制備超細球形鎢粉的方法

有效

• 申請號: 202011115329.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112338197B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 郭家旺;陳東英;賴蘭萍;周潔英;徐建兵;賴耀斌;張選旭
• 申請（專利權）人: 贛州有色冶金研究所有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;B22F1/054;B22F1/05;B22F1/065;C01G41/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 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

本發明涉及金屬微/納米材料制備技術領域，具體的說是一種微米級球形鎢粉的制備方法，屬于水熱法制備微米粉體的一種技術應用。本發明聯合水熱法和氫還原工藝相結合方法制備超細球形鎢粉。通過結構誘導劑的設計和反應條件的控制，調控水熱反應的過程，制備出了實心球形鎢粉。本發明制備工藝簡單可控，所得產品性能優良。

技術領域

本發明涉及金屬微/納米材料制備技術領域，具體的說是一種微米級球形鎢粉的制備方法，屬于水熱法制備微米粉體的一種技術應用。

背景技術

高熔點高硬度的鎢是各國的重要戰略物資，廣泛用于微電子、航空航天和國防工業等關鍵領域。由于具有熔點高、硬度大、易脆等特點，鎢基材料難以采用傳統加工技術制備形狀復雜和高精密度的部件，極大地限制了其高性能的有效利用。隨著人們對精密鎢元器件和異形件需求量的增大，金屬粉末注射成形(MIM)和3D打印等近凈成形技術因具有高精度、多樣化和高效等特點，其應用市場呈高速發展的態勢。據粉末冶金商務網報道，2018年我國鎢材料MIM市場規模約5.6億元，原料粉末的消耗量約為200噸，并每年以大于10％的速率增長。國內外多家公司已經開始利用3D打印技術制備鎢基零件，并逐步工業化。超細球形鎢粉具有流動性好、燒結溫度低、易于保持鎢坯結構和細晶結構的特點，是MIM和3D打印技術的首選材料。隨著MIM和3D打印技術在鎢基材料領域中應用市場的迅速發展，超細球形鎢粉的需求量與日俱增。

目前，超細球形鎢粉主要采用等離子體法進行制備，其原理是利用等離子體高熱、高焓的特點，將鎢材料熔融并制成小液滴，熔融液滴在表面張力作用下迅速收縮，凝固成球形粉末，所制得的球形鎢粉純度高、致密度高、球形度好，但存在設備投資成本大、運行費用高、收率低等缺點。因此，許多研究者采取對傳統工藝再創新的策略開發超細球形鎢粉，例如噴霧干燥法、鎢粉重氧化-還原法、鎢粉部分氧化法等。然而，在實際生產中存在球化率低、球形度差、實收率較小等弊端，工業化應用受限。可見，市場上亟需一種能夠低成本、大批量制備高質量超細球形鎢粉的制備技術。

水熱法通常以可溶性金屬鹽為前驅體，以水為反應媒介，成本低，所得產物純度高，分散性好、粒度易于控制，另外，由于反應處于分子水平，反應性提高，因而可以替代某些高溫固相反應，是一種具有較強競爭力的微/納米顆粒的制備方法。目前已有研究者采用水熱法，通過調控可溶性鎢化合物、包覆劑、溫度等因素制備出了微米級至納米級的球形氧化鎢。例如：專利CN102757095，以可溶性鎢化合物為原料，在草酸存在下，采用超聲法制備了由納米片組裝而成的多孔氧化鎢微球；專利CN111017997，將鎢前驅體溶解于冰醋酸中得到前驅體液，將前驅體液進行水熱反應后，經離心、洗滌、焙燒后得到中空三氧化鎢微球。然而，目前所報道的利用水熱法制備的球形氧化鎢多為中空結構或者多孔結構，對于制備實心球形氧化鎢的報道較少。另外，將超細球形氧化鎢還原成超細球形鎢粉的工藝也鮮有報道。

發明內容

針對以上闡述的不足之處，本發明采用水熱法制備實心超細球形氧化鎢，繼而聯合氫還原工藝制備處球形度好、球化率高、成本低的超細實心球形鎢粉。

本發明一種基于水熱法制備超細球形鎢粉的方法，包括下述步驟：

步驟一：取一定量的可溶性鎢化合物A溶解于水中，用2～6mol/L的無機酸調節pH至0.5～3.0，獲得前驅體溶液；其中，可溶性鎢化合物A選自仲鎢酸銨、偏鎢酸銨、鎢酸鈉、水合仲鎢酸銨、水合偏鎢酸銨、水合鎢酸鈉中的至少一種；無機酸包括：硫酸、鹽酸、硝酸；

或

取一定量的可溶性鎢化合物B溶解于溶劑中，獲得前驅體溶液；所述可溶性鎢化合物B為六氯化鎢和/或六氟化鎢，無需調節pH；

步驟二：向步驟一的溶液中加入一定量的結構誘導劑，攪拌溶解；其中，結構誘導劑包括無機結構誘導劑和/或有機小分子結構誘導劑；所述無機結構誘導劑包括氯化鈉、硫酸銣、硫酸鉀、硝酸鈉等；優選為氯化鈉、硫酸銣中的至少一種；