[发明专利]一种熔盐电解制备钨基合金粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解法制备钨材料技术，具体是一种熔盐电解制备钨基合金复合粉的方法。

背景技术

钨合金是一种以钨为基(钨含量为85～98％)，加入少量Ni、Fe、Cu、Co、Mo、Cr等元素组成的合金，其密度高达16.5～19g/cm³，常被称为重合金或高密度钨合金。钨合金的研究起源于20世纪30年代，由于它具有高密度、高强度、高硬度和好的延展性、导电性、导热性等综合优异性能在国防工业、航空航天和民用工业得到广泛的应用，成为一种备受关注的军民两用合金材料。钨合金材料应用范围较广的主要包括两大系列：W-Ni-Cu合金和W-Ni-Fe合金。W-Ni-Fe合金由于具有比W-Ni-Cu合金更好的抗拉强度和延性而获得更为广泛的应用。其次包括W-Cu、W-Ni-Mo、W-Ni-Co等其他以钨为主的钨合金材料体系，这些成分体系的钨合金材料的应用范围迅速发展，如日本W-Cu合金的生产和消费以每年10％的速度增长。

近年来，钨合金在现代电子信息业和国防工业高尖端领域中日益扩大的应用更是受到国内外广泛的关注。现代技术的发展对钨合金提出了更高的要求，科学技术的发展使得新材料及材料的制备新技术显得日益重要。进入21世纪以来，钨基合金粉末正朝着“超细”、“超纯”和“超均匀”的方向发展。虽然中国在超细粉末的制备技术上取得重大突破，但在粉末纯度和均匀性控制上还存在不足，制备的细晶或超细晶合金性能还有待进一步提高。因此，开展“超细”、“超纯”和“超均匀”钨基合金粉术和高性能超细晶钨基合金的制备技术研究与应用，是中国钨基合金当前和今后发展的一个重要方向。另外其能耗高，生产成本高也是一个不容忽视问题。

在20世纪末21世纪初掀起了新的研究热潮，新工艺和方法不断涌现，采用熔盐电解法制备钨基合金复合粉末与细晶钨合金被认为是一种很有前途的方法。

发明内容

由于原始钨合金粉末的纯度、均匀性、粒度和晶粒度对制备细晶全致密的高性能钨合金起着决定性的作用。因此，制备出超纯、超匀和超细颗粒的合金粉末是非常关键的第一步。

本发明目的是针对现有制备钨基合金复合粉技术的一些不足之处，提供一种熔盐电解制备钨基合金粉末的方法。

本发明技术方案：一种熔盐电解制备钨基合金粉末的方法，包括以下步骤：

(1)配比原材料

以碱、碱土金属氯盐为支持电解质，以钨酸盐和金属氧化物为电活性物质，

配比要求：

钨酸盐和金属氧化物混合物占全部电解质摩尔百分含量为20～30％，而混合物中金属氧化物的摩尔百分比为25～35％；

其余为碱、碱土金属氯盐，若两种混合盐，比例为摩尔比1∶1。

(2)电极处理

以碳质材料为阴、阳极，采用耐火材料将电极与引线连接处封裹保护。

(3)预电解

为充分除去电解槽中水分与杂质，要求在0.5～1.0V的槽电压下预电解1～2h。

(4)电解

将预处理的的钨酸盐、金属氧化物与电解质充分混合，在温度750～900℃、槽电压2.0～3.0V、电解时间6～8h条件下进行熔盐电解。

(5)钨基合金粉末分离与收集

阴极产物经除杂纯化，即阴极沉积物分别经沸水或沸水、稀盐酸清洗后获得终产物钨基合金粉末。

含结晶水的碱、碱土金属氯盐和钨酸盐与金属氧化物脱除结晶水条件分别是在空气中250～350℃温度下脱水48h、在250℃温度下脱水15h。

所述碱、碱土金属氯盐包括KCl、NaCl、CaCl₂，所述钨酸盐包括Na₂WO₄、CaWO₄，所述金属氧化物包括Fe₂O₃、NiO、Ni₂O₅、CuO。

所述电极碳质材料为石墨。

主要外部控制条件及依据：

1、电解温度要使既定配比的电解体系充分熔化并达到适当的活度和熔盐的挥发低于5％，

合适范围为750～900℃。

2、槽电压要高于钨酸盐的分解电压并低于熔盐的分解电压，合适范围为2.0～3.0V、

3、电解时间要使钨的收得率达到90％以上，合适范围为6～8h。