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一種納米碳化鎢粉末的制備方法與流程

文檔序號:42887455發(fā)布日期:2025-08-29 19:35閱讀:11來源:國知局

本申請涉及硬質合金領域,具體地,涉及一種納米碳化鎢粉末的制備方法。


背景技術:

1、納米wc粉末是制備高強韌納米晶硬質合金和耐磨涂層的主要原料,廣泛應用于航空航天、機械制造、石油化工等領域。但現(xiàn)有工業(yè)化制備的納米wc粉末存在設備投資大、廠房防爆等級高或設備維護成本高昂等問題。

2、目前工業(yè)批量生產納米碳化鎢粉末主要有紫鎢氫氣還原-碳化法和黃鎢碳還原-碳化法。廈門鎢業(yè)、章源鎢業(yè)和江鎢-世泰科等公司采用紫鎢氫氣還原-碳化法制備納米wc粉。紫鎢氫氣還原-碳化法的關鍵在于高流量干燥氫氣還原氧化鎢的同時帶走水蒸氣。后者極易與氧化鎢形成水合化鎢,水合化鎢揮發(fā)和在鎢/氧化鎢粉表面沉積可造成w粉末粗化(公式1)。

3、

4、高流量干氫的一次還原利用率較低,直接排放或點燃的經濟成本高昂,氫還原過程需配套氫氣循環(huán)回收系統(tǒng)和水蒸氣干燥設施。此外,由于納米鎢粉易燃,后續(xù)配碳過程還需要配套惰性氣氛保護的犁刀、球磨和粉末壓制設備。因此,紫鎢氫氣還原-碳化設備總投資成本高,同時大量高流量氫氣使用需甲類廠房,粉末生產場地的防爆等級要求高。

5、日本聯(lián)合材料公司采用黃鎢碳還原-碳化法在一體回轉爐中制備納米wc粉,黃鎢碳還原過程中將經歷黃鎢-藍鎢-紫鎢-褐鎢-鎢粉多步變化,鎢粉碳化也無需額外配碳。由于還原-碳化一體回轉爐中氣氛迥異,爐體還原部分不能有氫氣參與粉末反應,爐體碳化部分需要氫氣和惰性氣體保護。同時,爐體碳化區(qū)域溫度高于1400℃,回轉爐常規(guī)采用的不銹鋼材質(軟化溫度<1200℃)或剛玉材質爐管(硬脆易裂)難以滿足要求。因此,碳還原-碳化法所需一體化設備制造和維護成本極高,生產wc粉末成本也相應大幅增加。

6、南昌大學葉楠等提出氫碳協(xié)同還原鎢粉。在特定溫度下,氫氣還原產物水蒸氣可以優(yōu)先與固相碳顆粒反應重新轉化成一氧化碳和氫氣,避免水合化鎢形成導致粉末粗化。

7、h2o(g)+c(s)=h2(g)+co(g)?????????????????????(2)

8、理論上該法所需的氫氣使用量遠低于高流量干氫還原的氫氣用量,能極大降低設備成本和廠房防爆等級要求。但此法要求碳相與氧化鎢接觸緊密,同時不能阻礙氫氣流通。若采用推舟爐氫碳協(xié)同還原,則可能存在氫氣與舟內不同層厚的粉末接觸程度不足的問題;若采用回轉爐氫碳協(xié)同還原,在粉末滾動過程中可能會導致氧化鎢和碳相滾動分離。當氫還原生成的水蒸氣不能立刻與周邊的碳相反應,則易形成水合化鎢造成粉體粗化。因此,該方法仍停留在實驗室階段,較難實現(xiàn)工業(yè)化轉化。


技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中的缺陷/之一,本申請的目的是提供一種納米碳化鎢粉末的制備方法。

2、本申請?zhí)峁┮环N納米碳化鎢粉末的制備方法,包括:

3、將黃鎢與炭黑混合,然后等靜壓壓制,得到壓胚;

4、將橡膠與汽油混合,得到橡膠溶液;

5、將所述壓胚與所述橡膠溶液混合,經造粒,得到球形料,隨后烘干并回收汽油;

6、對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,得到納米碳化鎢粉末。

7、可選地,所述將黃鎢與炭黑混合,其中:黃鎢與炭黑的質量比為4:1~5:1。

8、可選地,所述將黃鎢與炭黑混合,包括:將黃鎢與炭黑按照預設質量比在行星式球磨機中球磨,球磨時間為2~4h,轉速為80~120r/min。

9、可選地,所述等靜壓壓制,得到壓胚,其中:壓制壓力為100~120mpa。

10、可選地,所述將橡膠與汽油混合,得到橡膠溶液,其中:橡膠與汽油的質量比為3:100~5:100。

11、可選地,所述將所述壓胚與所述橡膠溶液混合,經造粒,得到球形料,其中:所述壓胚與所述橡膠溶液的質量比為3:1~3.5:1。

12、可選地,對所述球形料依次在推舟爐進行碳還原和碳化處理,其中:碳還原溫度為900℃-950℃,保溫時間為2-3h。

13、可選地,對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,其中:碳還原的氣氛為氮氣。

14、可選地,對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,其中:碳化的溫度為1300-1500℃,保溫時間為1.5-3h。

15、可選地,對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,其中:碳化的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣。

16、本申請?zhí)峁┑募{米碳化鎢粉末的制備方法,利用橡膠溶液充分包裹氧化鎢粉末,在碳還原中橡膠分解的活性h和c可以輔助炭黑實現(xiàn)氫碳協(xié)同還原氧化鎢,具有制備方法簡單、對設備要求低、成本低等優(yōu)點。

17、由附加特征帶來的其他技術效果將在相應的實施例中進一步闡述。



技術特征:

1.一種納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,包括:

2.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,所述將黃鎢與炭黑混合,其中:黃鎢與炭黑的質量比為4:1~5:1。

3.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,所述將黃鎢與炭黑混合,包括:將黃鎢與炭黑按照預設質量比在行星式球磨機中球磨,球磨時間為2~4h,轉速為80~120r/min。

4.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,所述等靜壓壓制,得到壓胚,其中:壓制壓力為100~120mpa。

5.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,所述將橡膠與汽油混合,得到橡膠溶液,其中:橡膠與汽油的質量比為3:100~5:100。

6.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,所述將所述壓胚與所述橡膠溶液混合,經造粒,得到球形料,其中:所述壓胚與所述橡膠溶液的質量比為3:1~3.5:1。

7.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,其中:碳還原溫度為900℃-950℃,保溫時間為2-3h。

8.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,對所述球形料在推舟爐中依次進行碳還原和碳化處理,其中:碳還原的氣氛為氮氣。

9.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,其中:碳化的溫度為1300-1500℃,保溫時間為1.5-3h。

10.根據權利要求1所述的納米碳化鎢粉末的制備方法,其特征在于,對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,其中:碳化的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣。


技術總結
本申請?zhí)峁┮环N納米碳化鎢粉末的制備方法,包括:將黃鎢與炭黑混合,然后等靜壓壓制,得到壓胚;將橡膠與汽油混合,得到橡膠溶液;將所述壓胚與所述橡膠溶液混合,經造粒,得到球形料,隨后烘干并回收汽油;對所述球形料依次在推舟爐中進行碳還原和碳化處理,得到納米碳化鎢粉末。本申請利用橡膠溶液充分包裹氧化鎢粉末,在碳還原中橡膠分解的活性H和C可以輔助炭黑實現(xiàn)氫碳協(xié)同還原氧化鎢,具有制備方法簡單、對設備要求低、成本低等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員:徐永龍,陳曉,王年,汪樂福
受保護的技術使用者:浙江宏豐合金材料有限公司
技術研發(fā)日:
技術公布日:2025/8/28
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