[发明专利]一种近球形钨粉的制备方法

说明书

技术领域

 本发明公开了一种近球形钨粉的制备方法，属于粉末制备领域。

背景技术

工业中常用的钨粉主要是通过氢气还原氧化钨粉得到的，此种粉末颗粒形状不规则、流动性差、堆积密度低。近些年来，近球形或球形钨粉的需求增多，并广泛应用于制备多孔材料、热喷涂及注射成形等粉末冶金工艺中。利用近球形或球形钨粉制备的制品具有均匀分布、相互连通的孔隙，因此可以在制备多孔钨中取代常规钨粉。主要可以用于制备大功率脉冲微波管的阴极、过滤材料、火箭发汗材料、热喷涂、多孔材料等领域。在热喷涂领域，球形钨粉不仅流动性好，且得到的图层更均匀、致密，产品具有更好的耐磨性。在粉末冶金领域，球形钨粉的压坯在烧结过程中收缩率均匀，能实现尺寸的良好控制。用球形钨粉制备的药型罩的密度分布均匀，从而可以改善孔弹爆轰形成的射流的特性，

球形钨粉有两个特点：一是呈球形或近球形，粉末流动性好；二是高振实密度。作为热喷涂、多孔材料、粉末冶金工业等领域的高新材料，球形钨粉由于其制备技术的特殊性和优异的使用性能，引起国内外研究者的关注。目前成功制备球形钨粉主要有物理法和化学法。

物理法：1）电弧喷枪法，刘康美等用普通直流弧焊机做电源，由简单的SCDP-3型电弧喷枪传送控制两根自耗电极钨丝相交启弧熔化，用压缩空气雾化成球形钨粉。此种方法设备简单，但是产品质量不稳定，一致性差，不利于工业化生产。2）等离子体法，将普通钨粉加到等离子射流体中，使钨粉颗粒表面（或整体）熔融形成熔滴，熔滴由于表面张力而收缩形成球形，再通过快速冷却，从而获得球形钨粉。Hedge和Hall利用感应耦合等离子体炬成功地对Cr、Ta、Mo、W、MgO、Al₂O₃等粉末进行了球化、气冷。此种方法具有等离子体能量高度集中、使用方便灵活，热利用率高等优点，球形化不规则钨粉成本低、纯度高、球形度高。

化学法：1）气相沉积法，1963年美国联合化学公司发明一种通过气相沉积从WF6中得到大粒度（40~650μm）球形钨粉的工艺。我国株洲硬质合金集团有限公司正在进行从WF6制取细颗粒（3~5um）球形钨粉的工艺试验，但暂未实现规模化生产。2）钨粉重氧化--还原法，谢中华灯用钨粉通过一定的温度、氧化时间和空气气氛下局部氧化形成一种特殊的氧化钨，这种氧化钨成分复杂、粒度细、比表面积大。通过进一步的还原过程，有利于原始钨粉边角和棱角的去除。特殊的氧化钨经相同工艺二次还原所得钨粉多呈球形或近球形，粒度范围比较窄。此种方法沿用传统设备，部分改进流程，成本比较低。3）仲钨酸铵循环氧化还原法，傅小明以特纯仲钨酸铵为原料，通过特纯仲钨酸铵在氩气中煅烧获得紫钨，紫钨在纯度99.99%，露点小于-40℃的氢气中还原，然后在空气中被氧化为三氧化钨，三氧化钨再在氢气中还原，制得球形亚微米球形钨粉。这种循环氧化还原方法可以制得亚微米球形钨粉，工艺路线长，参数不易控制，不适合工业化生产。4）钨酸铵超生搅拌—干燥—还原法，将饱和钨酸铵溶液与分散剂超声搅拌混合均匀，然后加入浓硫酸，在搅拌过程中生产沉淀，将沉淀滤出，干燥、破碎后置于氢气还原炉中还原得到球形钨粉。该方法工艺路线长，工艺参数控制不易，产生的废液污染大。

相对于以上这些方法，本发明大大简化了近球形钨粉的生产工艺技术，制备工艺流程简单，具有生产效率高、周期短、易于控制参数、生产成本低等特点，并且制备近球形钨粉过程中不会产生废液等二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、易于大规模生产，参数控制容易的近球形钨粉的制备方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：称取一定量的颗粒状氧化钨粉末颗粒，把氧化钨粉末颗粒移入球形化设备（HYB）中在一定转速和一定时间下进行整形处理，然后把球形化整形后的氧化钨粉进行筛分，以除去球形化处理后的粉末细小颗粒，筛分后的粉末在还原性气氛下一定温度下还原制备近球形钨粉颗粒。

进一步的，在球形化设备（HYB）处理中，处理转速为3000~4500r/min，处理时间为5~60min。

所述球形化处理后的氧化钨在保护气氛下还原，还原的气氛是氢气气氛或分解氨气氛。

所述制备近球形钨粉的还原处理温度为650~750℃。

所述颗粒状氧化钨粉末颗粒，粒度要求大于10μm。

所述处理后的近球形氧化钨粉还原成钨粉的时间为40~120min。

优选的，一种近球形钨粉的制备方法，包括以下步骤：