專利名稱：一種生產超粗鎢粉的方法
技術領域：
本發明屬于粉末冶金技術領域，特別是提供了一種生產超粗鎢粉的方法。
背景技術：
鎢以純金屬和合金形式在現代科學技術中得到廣泛應用，其中最重要的是用在鋼鐵的合金劑、鎢基高比重合金、碳化鎢基硬質合金和高溫合金中。超粗鎢粉用于制備高韌性高比重合金，例如石油射孔彈、重裝甲穿甲彈、反彈導導彈及防輻射材料等。超粗鎢粉也是制備超粗碳化鎢的原料，主要用于制備粗晶、超粗晶硬質合金，提高硬質合金的韌性，用于石油鉆探用鉆頭、礦業開采、隧道掘進；也可應用于硬面涂層的噴涂、噴焊等。鎢熔點高，只能采取粉末冶金的方法生產，即通過還原鎢氧化物或仲鎢酸銨(APT) 得到鎢粉，然后制成金屬鎢及鎢合金制品。由于鎢本身的性質，還原鎢氧化物或仲鎢酸銨得到的鎢粉粒度范圍一般都在2 5 μ m，很難得到超粗鎢粉。制備超粗鎢粉的傳統方法為提高還原溫度，在二帶鉬絲爐中1200°C左右的高溫下用氫氣還原氧化鎢粉，所生產的鎢粉粒度只能達到7 15 μ m。專利CN101664809A《一種均勻粗晶粒鎢粉及碳化鎢粉末的制備方法》公開的方法是以鎢的氧化物粉末，或者鎢的氧化物粉末和鎢粉的混合物作為原料，還原時向還原爐內送入一定量的水蒸氣和氫氣的混合氣，控制兩者的分壓比PH20/PH2為0. 1 1. 64，于900 1350°C還原3 50h，得到的鎢粉粒度為10 100 μ m。這種方法的原理是依靠水與氧化鎢作用加速氧化鎢揮發沉積，得到粗鎢粉。另有將WO3粉和原始鎢粉送入沸騰爐底部，通入氫氣，制成鎢沸騰層，鹵化物蒸汽由沸騰爐上部通入，在給定的溫度下WO3被H2還原成鎢粉，并沉積在原始的鎢粉上，使原始鎢粉逐漸粗化，用這種方法可制取粒度大于40 μ m的粗鎢粉。在20世紀80年代中期開始興起向氧化鎢中摻鋰、鈉、鉀等堿金屬鹽的中溫還原法，通過堿金屬與氧化鎢作用加速氧化鎢還原過程中的揮發沉積速率，致使鎢粉粒度在較低的溫度下得以長大。英國的約翰.布朗公司采用在APT中加入鈉鹽，然后在較高的溫度下還原，可得粒度> IOym的粗晶鎢粉。孫寶琦等人研究了三氧化鎢氫還原時堿金屬元素引起的鎢粉超常規粗化現象，以三氧化鎢為原料，向三氧化鎢中摻雜鋰、鈉、鉀等化合物，可以促進鎢粉粗化?，F有的制備超粗鎢粉的方法缺點在于還原時間較長，工藝控制難度大，能源消耗較高，成本也較高，制備100 μ m以上的超粗鎢粉還很困難。

發明內容
本發明的目的在于提供一種低成本制備超粗鎢粉的方法，以克服現有技術當中制備超粗鎢粉還原時間長、工藝控制難度大、能源消耗高、成本高的缺陷。本發明的具體實施步驟為
1、按一定比例配制鎢酸鈉和鎢酸銨混合溶液，鎢酸鈉與鎢酸銨的摩爾比在1:100 1 40之間。
2、將配制的溶液加熱至沸騰，當體積蒸發掉80% 90%時，停止加熱，將其送入遠紅外烘箱，在120 150°C干燥2 10h。得到仲鎢酸銨和鎢酸鈉結晶混合物的前驅體。3、將前驅體擦篩，制成-80目的粉末，再加入占前驅體質量的10% 20%的細鎢粉返回料，用V型混料機混合2h。4、在管式還原爐內通入氫氣進行還原，得到超粗鎢粉，超粗鎢粉的粒徑為60 150 μ m，還原溫度為800 1000°C，還原時間為1 2h，氫氣截面流量為0.01 0. IL/ min'cm2。5、將還原得到的超粗鎢粉在超聲波槽中用去離子水進行清洗，過濾，用工業酒精脫水，然后在真空干燥箱中80°C干燥1 2h，最后進行篩分，篩分出的細的鎢粉返回原料循環利用。6、產品檢驗(可根據用戶要求確定檢測項目)。本發明的內容可簡述為以濕法冶煉鎢的中間產品鎢酸鈉和鎢酸銨溶液為原料， 將兩種溶液按一定比例混合，通過加熱蒸發濃縮和干燥得到仲鎢酸銨和鎢酸鈉結晶混合物的前驅體(如附圖2所示)，在前驅體中加入一定比例的細鎢粉返回料，在管式爐中進行氫氣還原得到超粗鎢粉，然后借助超聲波水洗去除鈉離子，過濾后用工業酒精脫水，最后進行真空干燥和篩分，篩分出的細的鎢粉返回原料循環利用。通過調整鎢酸鈉與鎢酸銨配比、還原溫度、時間及氫氣截面流量等工藝參數，可以制備粒度為60 150μπι的超粗鎢粉(如附圖 3，4所示)。本發明的原理前驅體在氫還原過程中形成極易揮發的NaxWyO,進入氣相被氫還原生成鎢，沉積在已還原好的鎢粉顆粒表面上，使鎢顆?？焖匍L大。本發明的創新之處在于鈉離子在液相濃縮結晶得到的前驅體中分布非常均勻，能有效發揮鈉離子促進鎢粉長大的作用，因此可以在較低的溫度、較短時間內得到超粗鎢粉。此外，濕法冶煉鎢的過程為一般是鎢礦首先通過“堿煮”得到的是鎢酸鈉溶液，然后再轉變為鎢酸銨溶液，最后得到仲鎢酸銨(APT)，再經過煅燒得到氧化鎢，本發明使用的原料——鶴酸鈉溶液和鎢酸銨溶液均為冶煉過程中的中間產品，較傳統的氧化鎢中摻鋰、鈉、鉀等堿金屬鹽的方法更為簡便，生產成本更低。在常規鎢粉制備工藝技術的基礎上，不需要增加高溫還原爐等特殊設備，就能實現超粗鎢粉的生產。本發明的優點
1、制備出的鎢粉近似球形、表面光澤度好、成形性好、純度高、粒度粗(最大粒度可達 150 μm)。2、還原溫度低，時間短，生產效率高，成本低；
3、設備簡單、投資少、市場廣闊，適合于中小企業快速投產。


圖1本發明的制備工藝流程圖； 圖2前驅體SEM照片；
圖3平均粒徑為60 μ m的超粗鎢粉SEM照片； 圖4平均粒徑為150 μ m的超粗鎢粉SEM照片。
具體實施例方式實施例1 制備平均粒徑為60μπι的超粗鎢粉應按下列步驟完成(制備出的鎢粉 SEM照片如圖3所示)
1、配制鎢酸鈉和鎢酸銨混合溶液，鎢酸鈉與鎢酸銨的摩爾比為1 :100。2、將配制的溶液加熱至沸騰，當體積蒸發掉80% 90%時，停止加熱，將其送入遠紅外烘箱，在120°C干燥10h。得到仲鎢酸銨和鎢酸鈉結晶混合物的前驅體。3、將前驅體擦篩，制成-80目的粉末，加入10%質量分數的細鎢粉返回料，用V型混料機混合2h。4、在管式還原爐內通入氫氣進行還原，還原溫度為800°C，還原時間為lh，氫氣截面流量為 0. lL/min-cm2。5、將還原得到的超粗鎢粉在超聲波槽中用去離子水進行清洗，過濾，用工業酒精脫水，然后在真空干燥箱中80°C干燥2h，最后進行篩分，篩分出的細的鎢粉返回原料循環利用。6、產品檢驗。
實施例2 制備平均粒徑為150 μ m的超粗鎢粉應按下列步驟完成(制備的鎢粉SEM照片如圖4所示)
1、配制鎢酸鈉和鎢酸銨混合溶液，其鎢酸鈉與鎢酸銨的摩爾比為1 :40。2、將配制的溶液加熱至沸騰，當體積蒸發掉80% 90%時，停止加熱，將其送入遠紅外烘箱，在150°C干燥2h。得到仲鎢酸銨和鎢酸鈉結晶混合物的前驅體。3、將前驅體擦篩，制成-80目的粉末，加入20%質量分數的細鎢粉返回料，用V型混料機混合2h。4、在管式還原爐內通入氫氣進行還原，還原溫度為1000°C，還原時間為2h，氫氣截面流量為0. 01L/min*cm2。5、將還原得到的超粗鎢粉在超聲波槽中用去離子水進行清洗，過濾，用工業酒精脫水，然后在真空干燥箱中80°C干燥1 2h，最后進行篩分，篩分出的細的鎢粉返回原料循環利用。6、產品檢驗。
權利要求
1. 一種生產超粗鎢粉的方法，其特征是工藝步驟為a.按一定比例配制鎢酸鈉和鎢酸銨混合溶液，鎢酸鈉與鎢酸銨的摩爾比在1 100 1 40之間；b.將配制的溶液加熱至沸騰，當體積蒸發掉80% 90%時，停止加熱，將其送入遠紅外烘箱，在120 150°C干燥2 10h，得到仲鎢酸銨和鎢酸鈉結晶混合物的前驅體；c.將前驅體擦篩，制成-80目的粉末，再加入占前驅體質量的10% 20%的細鎢粉返回料，用V型混料機混合2h ；d.在管式還原爐內通入氫氣進行還原，得到超粗鎢粉，超粗鎢粉的粒徑為60 150 μ m，還原溫度為800 1000°C，還原時間為1 2h，氫氣截面流量為0.01 0. IL/ min*cm2 ；e.將還原得到的超粗鎢粉在超聲波槽中用去離子水進行清洗，過濾，用工業酒精脫水，然后在真空干燥箱中80°C干燥1 2h，最后進行篩分，篩分出的細的鎢粉返回原料循環利用。
全文摘要
本發明屬于粉末冶金技術領域，特別是提供了一種生產超粗鎢粉的方法。其特征是以濕法冶煉鎢的中間產品鎢酸鈉和鎢酸銨溶液為原料，將兩種溶液按一定比例混合，通過加熱蒸發濃縮和干燥得到前驅體，在前驅體中加入一定比例的細鎢粉返回料，在管式爐中進行氫氣還原，然后借助超聲波水洗去除鈉離子，過濾后用工業酒精脫水，最后進行真空干燥和篩分獲得超粗鎢粉，篩分出的細的鎢粉返回原料循環利用。本發明工藝設備簡單，還原溫度低，還原時間短，生產效率高，成本低，可以制備粒度為60～150μm的超粗鎢粉，結晶完整、近似球形、成形性好，純度高。
文檔編號B22F9/22GK102489714SQ20111040796
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者包小倩, 羅驥, 辛延君, 郭志猛, 高學緒 申請人:北京科技大學