[发明专利]一种由WO3制备金属钨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由WO₃制备金属钨的方法，特别是在熔盐体系中电沉积钨的方法，属电解和电泳技术领域。

背景技术

钨在地壳中含量较少，只占地壳重量的0.007%。在自然界中还没有发现金属状态的钨，目前已发现的钨矿物有15种左右，其中以黑钨矿和白钨矿最为重要，他们是钨冶金的主要原料。由于金属钨的性质特殊，从黑钨矿或白钨矿中提取金属钨不能像从铁矿石中提取铁或从铜矿石中提取铜那样经过高温熔炼过程得到品位较高的液态金属，而一直用浸出－净化或萃取－焙解工艺首先制得三氧化钨，再用不同的还原方法把三氧化钨还原成具有不同特性的金属钨粉或合金粉，这些金属钨粉或合金粉再经过粉末冶金法制得致密钨或各种部件。与此同时，用熔盐电沉积的方法把钨的化合物电化学还原成致密金属钨的研究也一直在进行中。早在20世纪60年代，Senderoff S 等就在LiF-KF-NaF、KF-NaF及KF-LiF体系中，以WF₆为原料对熔盐电沉积钨理论及其工艺进行了研究，并在含钨量为5~10wt%的LiF-KF-NaF体系中获得了附着良好的致密钨层； Dudley P G 在LiCl-KCl、LiCl-CaCl₂体系中对以WCl₆、KWCl₆、K2WCl₆、K₃WCl₆及W₆Cl₆为溶质的中温熔盐电沉积进行了尝试，并在铬和钼基体上形成了质量良好的金属钨层；Katagir A 在1991年从ZnCl₂-NaCl（60:40）和ZnBr₂-NaBr（60:40）体系中获得了表面平整、致密、附着良好并略带金属光泽的钨沉积层。上述这些方法虽然能够沉积出致密钨，但是由于熔盐的挥发性大，吸水性强，需要特殊气氛保护才能完成上述过程，因此没有得到广乏的应用。

随后人们开始了对氧化硼和硼酸盐体系、磷酸盐体系、和氧化物体系的研究。研究表明，在氧化硼和硼酸盐体系中含有氯离子时得不到性能良好的沉积层，而只能得到枝晶或钨青铜，若进一步增加NaCl的含量，还会出现熔体分层的现象。磷酸盐体系应用到钨的熔盐电沉积，其基本组元为Li₂O-P₂O₅-WO₃。但由于磷酸盐具有强烈的腐蚀性而限制了它的应用，而且，在700℃的时沉积出来的主要是β-钨的脆皮层。在Na₂WO₄-Li₂WO₄-WO₃、 Na₂WO₄-WO₃、Na₂WO₄-ZnO-WO₃ 、NaF-NaCl-WO₃体系中，利用脉冲电沉积的方法，得到了晶粒较小的钨沉积层，从而改善了沉积层的质量，但是这些体系电沉积进行的温度都很高，并且随着电沉积的进行，熔盐成分变化较大，造成沉积效果不稳定。鉴于上述原因，研究由WO₃直接生产金属钨的方法，是科研工作者努力的目标。

发明内容

本发明用于解决上述已有技术之缺陷而提供一种由WO₃制备金属钨的方法，它以熔盐为介质，在直流电的作用下，由WO₃一步电沉积出致密钨。

本发明所称问题是通过以下技术方案解决的：

一种由WO₃制备金属钨的方法，其特别之处是：它由下述步骤组成：

a. 配制熔盐介质：选取由NaCl、KCl、Na₂WO₄、WO₃构成的四组元为介质，其中NaCl、KCl、Na₂WO₄三组元的摩尔比NaCl:KCl:NaF为2:2:0.01～2:2:0.05，在三组元中加入占熔盐介质质量百分数的10％－20％的粉状WO₃，把上述四种物质混均，盛入坩锅，放入电炉内升温到750℃，恒温10分钟；

b. 预电解除杂：放入Cu电极，在温度650℃～750℃、脉冲电流给电、且平均电流密度为200A/m²～300A/m²的条件下，预沉积20分钟除杂；