本發明涉及一種單分散超細/納米鎢粉的制備方法，屬材料制備技術領域。

背景技術：

由于超細/納米晶硬質合金克服了強度與韌性間矛盾，具有高韌性和高耐磨性的雙高力學性能，已成為當今世界硬質合金技術領域的一大熱點。為了制得性能優異的超細/納米晶硬質合金，采用高質量原料粉末是非常關鍵的環節。隨著超細/納米晶硬質合金的深入研究，對超細/納米粉末的制備方法有了長足的進步。目前，制備超細/納米晶粉體的主要方法有噴霧轉化法、機械合金化法、氣固相反應法、溶膠-凝膠法，但這些方法制備的粉末普通存在粒度不均勻、易團聚、工藝流程長、設備復雜、成本高等問題。特別地，傳統的噴霧轉化法經噴霧造粒制備的球形前驅體粉末，碳化還原后依然保持比較完整的中空球形形貌，這對后期壓制過程中出現制品壓不實、容易造成壓坯分層或裂紋、密度不均勻及制品性能不穩定現象，嚴重制約了粉體的使用范圍。

技術實現要素：

本發明目的是針對現有制備硬質合金前驅體粉末技術中制備周期長、粒度分布不均勻、團聚嚴重、成本高等難題，提供一種操作簡便易行、能耗小、粉末粒度均勻、分散性好、應用范圍廣的超細及納米鎢粉的制備方法。該方法是將水溶性鎢鹽溶解于去離子水中并充分攪拌，得到化學成分達到分子分子級別均勻混合的前驅體溶液，將溶液經噴霧造粒得到球形鎢鹽前驅體粉末，然后在還原氣氛的旋轉爐中進行輕度還原，最后在不同溫度和氫氣流量下還原制備超細及納米鎢粉。

水溶性鎢鹽為偏鎢酸銨、仲鎢酸銨中的至少一種。

前驅體溶液在進風溫度140^oc~300^oc、出口溫度為80^oc~200^oc的工藝條件下噴霧干燥制成粒度為1μm~20μm球形粒子的前驅體粉末。

輕度還原氣氛為氫氣氣氛，氣體流速為20~800ml/min，氣體流速過小，反應速度慢效率低，氣體流速過大，反應速度過快不易得到純凈的紫鎢相，合理的氣體流速將迅速帶走反應過程中產生的水蒸氣，減少鎢氧化物的揮發而削弱了化學氣相沉積作用，有利于得到粒徑較小的產物。

輕度還原溫度為600~900^oc，根據氧化鎢還原熱力學平衡圖，當溫度低于600^oc時，無法生成目標產物，溫度過高易使產物晶粒粗大，且容易導致還原過度，得不到純的目標中間氧化物。還原時間為10~150min，當還原時間過低不能得到成分單一的目標產物，還原時間過長在高溫下易使晶粒粗大且增加了能耗。

輕度還原旋轉速度為10~55r/min，適宜的轉動速度有利氧化粉末各部分受熱均勻且粉末在翻轉過程中能與氫氣充分接觸，使得反應更加充分，反應產物粒徑更加均勻。

輕度還原得到的產物為紫鎢，紫鎢具有最大程度的氧缺陷結構，與黃鎢、藍鎢相比，紫鎢有著特殊的表面結構、化學活性最高，加上紫鎢的生成過程中其棒狀和針狀的楔形孔洞結構結構，破壞了噴霧造粒得到的致密前驅體殼狀形貌，得到更加疏松的粉末，有利于氫氣進入粉體內部還原和生成水蒸氣的排出，減小化學氣相沉積作用，縮短氫原子的擴散自由程，可以大大縮短還原的溫度和時間，且適用于超細顆粒鎢粉以及各類納米級鎢化合物的制備。

氫氣流量為50~1500ml/min，還原溫度為600~1000^oc，還原時間為1~6h，本專利采用兩步還原工藝，首先制備高活性、特殊結構的紫鎢，然后用不同氫氣流量下還原紫鎢，與傳統工藝一步還原黃鎢、藍鎢相比，很大程度上縮短還原溫度和時間，并得到粒徑細小且分布均勻，純度高、質量好、分散性好的的鎢粉，節約能耗且高效，極具市場價值和經濟價值，適合工業化生產。

附圖說明

圖1噴霧干燥得到前驅體粉末的sem照片。

圖2輕度還原樣品的sem圖片。

圖3超細鎢粉的sem圖片。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步說明。

實施例1

稱取偏鎢酸銨5000g，溶于去離子水中，充分攪拌混合均勻后，采用進風溫度140^oc、出口溫度為80^oc的工藝條件下噴霧干燥，制成平均顆粒為5.5μm的球形粒子前驅體粉末，將前驅體粉末置于回轉爐中，以6^oc/min升溫速率升溫至600?c，用真空泵抽真空后將氫氣以流量為20ml/min的速率通入爐管中，并對爐體施以10r/min的轉速，保溫150min，得到針狀或棒狀的紫鎢物相，其棒的平均直徑為565nm，然后將以上輕度還原得到紫鎢以50ml/min的速率將氫氣通入爐管中并600?c保溫6h，得到平均粒徑為304nm超細鎢粉末，粒度細小均勻且分布較窄，團聚少。

實施例2

稱取偏鎢酸銨5000g，溶于去離子水中，充分攪拌混合均勻后，采用進風溫度220^oc、出口溫度為140^oc的工藝條件下噴霧干燥，制成平均顆粒為3.6μm的球形粒子前驅體粉末，將前驅體粉末置于回轉爐中，以6^oc/min升溫速率升溫至750?c，用真空泵抽真空后將氫氣以流量為400ml/min的速率通入爐管中，并對爐體施以30r/min的轉速，保溫80min，得到針狀或棒狀的紫鎢物相，其棒的平均直徑為420nm，然后將以上輕度還原得到紫鎢繼續升溫到800?c，以775ml/min的速率將氫氣通入爐管中并保溫3.5h，得到平均粒徑為250nm超細鎢粉末，粒度細小均勻且分布較窄，分散性好。

實施例3

稱取偏鎢酸銨5000g，溶于去離子水中，充分攪拌混合均勻后，采用進風溫度300^oc、出口溫度為200^oc的工藝條件下噴霧干燥，制成平均顆粒為3.2μm的球形粒子前驅體粉末，將前驅體粉末置于回轉爐中，以6^oc/min升溫速率升溫至900?c，用真空泵抽真空后將氫氣以流量為800ml/min的速率通入爐管中，并對爐體施以55r/min的轉速，保溫150min，得到針狀或棒狀的紫鎢物相，其棒的平均直徑為698nm，然后將以上輕度還原得到紫鎢繼續升溫到1000?c，以1500ml/min的速率將氫氣通入爐管中并保溫6h，得到平均粒徑為408nm超細鎢粉末，粒度細小均勻且分布較窄，團聚少。

實施例4

稱取偏鎢酸銨5000g，溶于去離子水中，充分攪拌混合均勻后，采用進風溫度300^oc、出口溫度為200^oc的工藝條件下噴霧干燥，制成平均顆粒為3.2μm的球形粒子前驅體粉末，將前驅體粉末置于回轉爐中，以6^oc/min升溫速率升溫至700?c，用真空泵抽真空后將氫氣以流量為350ml/min的速率通入爐管中，并對爐體施以30r/min的轉速，保溫70min，得到針狀或棒狀的紫鎢物相，其棒的平均直徑為437nm，然后將以上輕度還原得到紫鎢繼續升溫到800?c，以700ml/min的速率將氫氣通入爐管中并保溫3h，得到平均粒徑為285nm超細鎢粉末，粒度細小均勻且分布較窄，分散性較好。

實施例5

稱取偏鎢酸銨5000g，溶于去離子水中，充分攪拌混合均勻后，采用進風溫度300^oc、出口溫度為200^oc的工藝條件下噴霧干燥，制成平均顆粒為3.2μm的空心球形粒子前驅體粉末，將前驅體粉末置于回轉爐中，以6^oc/min升溫速率升溫至800?c，用真空泵抽真空后將氫氣以流量為460ml/min的速率通入爐管中，并對爐體施以40r/min的轉速，保溫90min，得到針狀或棒狀的紫鎢物相，其棒的平均直徑為469nm，然后將以上輕度還原得到紫鎢繼續升溫到900?c，以800ml/min的速率將氫氣通入爐管中并保溫4h，得到平均粒徑為300nm超細鎢粉末，粒度細小均勻且分布較窄，分散性較好。

實施例6

稱取仲鎢酸銨5000g，溶于去離子水中，充分攪拌混合均勻后，采用進風溫度300^oc、出口溫度為200^oc的工藝條件下噴霧干燥，制成平均顆粒為3.0μm的球形粒子前驅體粉末，將前驅體粉末置于回轉爐中，以6^oc/min升溫速率升溫至750?c，用真空泵抽真空后將氫氣以流量為400ml/min的速率通入爐管中，并對爐體施以35r/min的轉速，保溫80min，得到針狀或棒狀的紫鎢物相，其棒的平均直徑為443nm，然后將以上輕度還原得到紫鎢繼續升溫到850?c，以750ml/min的速率將氫氣通入爐管中并保溫3.5h，得到平均粒徑為278nm超細鎢粉末，粒度細小均勻且分布較窄，分散性好。