[發明專利]一種摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉及其制備方法

有效

• 申請號: 202011413674.6
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112222420B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 孫國棟;趙會宇;劉璐;胡小剛;邱龍時;張思雨;潘曉龍;田豐;吳金平;張于勝
• 申請（專利權）人: 西安稀有金屬材料研究院有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;B22F1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉制備方法，該方法包括：一、將三氧化鎢或藍鎢分散后干燥得到預處理后的鎢源粉末；二、將金屬氧化物的前驅體鹽的水溶液超聲霧化得到的超細/納米液滴噴灑在預處理后的鎢源粉末中得到摻雜鎢源粉末；三、摻雜鎢源粉末與碳納米顆粒混后加熱保溫得到預還原粉；四、預還原粉經氫還原得到摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉；本發明還公開了上述方法制備的摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉。本發明將分別利用碳納米顆粒和摻雜金屬氧化物納米顆粒，提高了對應還原產物的形核率，細化了對應還原產物的粒度，實現了對金屬氧化物納米顆粒和鎢粉粒度的調控，得到均勻摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉。

技術領域

本發明屬于納米粉體材料制備技術領域，具體涉及一種摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉及其制備方法。

背景技術

金屬鎢具許多非常優異的特性，如：其具有高熔點（~3410℃），較高的高溫強度、彈性模量、導電率、導熱性和耐腐蝕性，較小的膨脹系數、蒸氣壓和蒸發速率，且具有較高的濺射閥值和低H/He滯留等；因此，鎢及其合金材料在核工業、航空航天、軍工、電子電氣、化學工業和冶金工業等許多領域有著非常關鍵的應用。隨著這些行業的快速發展，普通結構的鎢材料已經難以滿足民用和軍工國防等領域對鎢材料優越綜合性能的迫切需求。而超細晶/納米結構鎢材料的設計和制備被認為是獲得優越綜合性能的粉末冶金鎢基材料的重要途徑，是鎢粉末冶金材料重要的發展趨勢。

目前，工業上制備鎢粉的主要工藝是氫還原氧化鎢工藝，但是其制備的鎢粉一般為微米級（2~5微米）。由于粒度大、燒結活性低，通常需要在2500℃左右的較高的燒結溫度長時間燒結才能獲得較為致密的樣品。如此高的溫度不僅燒結成本較高，而且制備的鎢材料晶粒粗大，難以滿足制備高性能微納結構鎢及其合金材料的需求。而減少鎢粉的粒度是提高其燒結活性、降低燒結溫度和細化晶粒的最簡單有效的方式。高質量納米摻雜鎢粉是粉末冶金制備超細晶/納米結構鎢及其合金材料關鍵的原料。而納米粉體由于具有較高的燒結活性，在致密化的同時往往伴隨著晶粒的顯著生長。因此，納米鎢粉燒結制備超細晶材料的一個主要挑戰是在實現致密化的同時如何抑制晶粒的生長。而眾多研究表明，向鎢中加入第二相納米粒子形成氧化物彌散強化（ODS）W合金是一種有效且廣泛使用的阻礙晶粒生長和提高其綜合性能的方法。彌散分布在鎢粉中的第二相粒子可以有效釘扎晶界和位錯，阻礙晶界遷移和晶粒的生長，細化晶粒。球磨法是目前向鎢中摻雜第二相顆粒常用的方法，但是，長時間球磨過程會引入球磨介質的雜質，易使樣品受到污染，且生產效率較低，難于應用于工程化混合/制備鎢納米復合粉體。此外，許多研究者也開發了其他的化學法或濕法摻雜制備鎢合金復合粉的方法，如：溶膠凝膠法、沉淀包裹法、冷凍干燥法等等。但是，濕化學法的不足之處在于工藝復雜，成本較高、影響因素多而且過程難以控制，難以滿足商業化應用的需要。

綜上所述，目前制備摻雜氧化物納米顆粒的納米鎢粉依然面臨著諸多的問題。因此，如何低成本高效率的實現氧化物納米顆粒的高效摻雜和鎢粉的粒度控制是個較大的難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉制備方法。該方法將金屬氧化物的前驅體鹽的水溶液超聲霧化形成的超細/納米液滴噴入到預處理后的鎢源粉末中得到摻雜鎢源粉末，然后依次經兩步還原，分別利用碳納米顆粒和摻雜金屬氧化物納米顆粒提高了對應還原產物的形核率，細化了對應還原產物的粒度，同時實現了對金屬氧化物納米顆粒和鎢粉粒度的調控，得到均勻摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種摻雜金屬氧化物納米顆粒的納米鎢粉制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將三氧化鎢或藍鎢在乙醇溶液和分散劑輔助下進行球磨破碎分散，經干燥后得到預處理后的鎢源粉末；

步驟二、將金屬氧化物的前驅體鹽的水溶液進行超聲霧化得到超細/納米液滴，然后將超細/納米液滴均勻噴灑在步驟一中得到的預處理后的鎢源粉末中，經烘干后得到摻雜鎢源粉末；