[发明专利]一种微细球形钨粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金制粉领域，涉及一种微细球形钨粉的制备方法。

背景技术

工业中常用的钨粉是通过氢还原氧化钨得到的。通过还原法制备的钨粉颗粒形状不规则，这种钨粉流动性差，堆积密度低。近年来，球形钨粉的需求与日俱增，广泛地应用于多孔材料的制备、热喷涂以及注射成形等粉末冶金工艺中。用球形钨粉制备的多孔钨具有更均匀的孔隙，因此它正逐渐取代常规钨粉，用于制作多孔钨部件，如大功率脉冲微波管的阴极、电子管的钡钨阴极、火箭的发汗材料、触媒或者触媒的载体等。在热喷涂领域，球形粉末不仅流动性很好，而且得到的涂层具有更好的耐磨性。球形钨粉做成的粉末压坯在烧结过程中收缩非常均匀，可实现良好的尺寸控制。用这种方法生产的板材与工业钨相比，具有较高的再结晶温度、较高的硬度和较低的弯曲转变温度。用球形钨粉制造的火箭喷嘴衬套，在热应力下具有良好的抗断裂性和抗腐蚀性。

制备球形粉的方法有多种，例如水溶液还原法(镍粉200410081611.X、银粉200510095739.6、铜粉200810097400.3)，高速涡流粉碎法(锌粉01142256.4)，雾化法(气雾化01140401.9、水雾化200610039817.5、离心雾化200410009123.8)，等离子法(钽粉87101648)，低温热分解法(铁粉200710178956.0)。但对于钨粉，由于钨的熔点高达3400℃，不能通过普通的熔化-雾化法制粉。并且由于没有像银、铜、镍一样的金属钨盐，也不能通过水溶液还原法制备球形钨粉。

目前公开报道的球形钨粉制备方法为等离子体法(有色金属，2008年60卷1期23-24页)。等离子体火焰的温度可以达到6000℃，足以熔化钨。当不规则形状的钨粉颗粒在等离子体火焰中熔化后，在表面张力作用力下，钨粉颗粒在随后运动过程中将变成球状。温度极高的钨粉颗粒在氩气或氮气中冷却需要足够的飞行距离，因此整个等离子体法制备球形钨粉的设备复杂而庞大。虽然也有研究报道将熔融液滴喷入水中冷却，简化了设备。但是这样会使钨粉在水中冷却时，发生轻微氧化，还需要将粉末经过氢还原才能得到纯度高的钨粉。由此使工艺复杂。

另外，也有研究者利用微波方法对钨粉进行球化处理(材料导报，2007年21卷11A期125-127页)。这种方式要比等离子体所需设备简单。通过研究得知，微波对钨粉的加热是有一定限度的。钨粉颗粒大，其球形化温度就高；钨粉颗粒小，其球形化温度就低。这样使得颗粒大小不一的钨粉，在球形化过程中，会出现烧结现象。

综上所述，现有制备球形钨粉的技术都需要用常规还原法制备的钨粉作为原料，然后进行处理得到球形钨粉，由此使球形钨粉成本较高。并且经高温等离子体处理后，钨粉颗粒明显变粗。

发明内容

本发明目的是采用降低球形钨粉的制备成本，细化钨粉颗粒。

一种微细球形钨粉的制备方法，其特征是是综合使用浓硫酸作为钨酸铵的沉淀剂以及分散剂，得到钨酸沉淀，然后将沉淀物干燥、氢气还原后得到球形钨粉；具体工艺是：

先将饱和钨酸铵溶液与分散剂超声波搅拌混合均匀，分散剂选用BYK-154、BYK-163、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，分散剂加入量为1～2％(以钨酸铵溶液为基准，分散剂是液体，加入量就是体积百分比，分散剂是固体，加入量就是重量百分比)；然后在超声波搅拌下加入浓硫酸，浓硫酸与钨酸铵溶液的体积比为(15～20)∶100；在搅拌过程中生成沉淀，然后将沉淀滤出，干燥、破碎后置于氢气还原炉中还原，还原温度为680～720℃，得到粒度为1.2～2.8微米的微细球形钨粉。

与现有技术是在常规还原制备的钨粉基础上进一步处理得到球形钨粉相比，由于本发明技术直接通过还原法得到球形钨粉，接近于常规的钨粉工业生产方法，因此本发明技术大大简化了球形钨粉的生产技术，能够明显降低球形钨粉的生产成本。

附图说明

图1是常规还原法制备的钨粉形貌；

图2是本发明技术制备的钨粉形貌；

图3是本发明技术的工艺流程图。

具体实施方式

先将饱和钨酸铵溶液与分散剂超声波搅拌混合均匀，分散剂选用BYK-154、BYK-163、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，分散剂加入量为1～2％(以钨酸铵溶液为基准)。然后在超声波搅拌下加入浓硫酸，浓硫酸与钨酸铵溶液的体积比为(15～20)∶100。在搅拌过程中生成沉淀。然后将沉淀滤出，干燥、破碎后置于氢气还原炉中还原，还原温度为680～720℃，得到粒度为1.2～2.8微米的微细球形钨粉。

实施例1