[发明专利]一种多面体亚微米钨粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末制备技术领域，尤其涉及一种多面体亚微米钨粉的制备方法。

背景技术

钨是一种宝贵的稀有金属，广泛用作硬质合金、特种钢和各种钨制品。钨合金中最主要的原料是钨粉，其粒度的大小对合金的性能起关键性的作用。含细颗粒的合金比含粗颗粒的合金性能明显的提高，若合金含超细晶粒，则性能可产生质的飞跃，达到高强度与高硬度的统一，从而扩展其应用领域。同时，金属钨在这些领域中的应用还与其形貌、粒度的分布有着密切的关系。

目前超细和亚微米钨粉的制备方法主要有：(1)氧化钨还原法，该法是工业上常用方法，但缺点是产量低、成本高、周期长、工艺控制复杂；(2)高能球磨法，该方法具有成本低、产量高和工艺简单等优点，在一些对粉体的纯度和粒度要求不太高的场合应用很广，但将10μm的物料粉磨至微米级甚至亚微米级超细粉体，球磨时间非常长，球耗、能耗等成本相应增加；(3)喷雾干燥法，即热化学合成法，该法制备的超细钨粉颗粒呈球壳状，比表面积较大，孔隙率高，有利于还原过程中氢气进入和水蒸气的排出，从而降低还原温度和缩短还原时间，易于制备超细钨粉，但是生产效率低，设备复杂，技术要求高，成本昂贵；(4)冷冻干燥法，具有生产效率低、设备复杂、成本昂贵等缺点，难以实现大规模生产；(5)溶胶凝胶法，可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的超细粒子，但因其容易引入其他杂质元素，影响最终产品的性能而未得到广泛的应用；(6)熔盐电解法，这种方法制备的钨粉形状为非球形，制备的粉末团聚严重，且生产成本较高；(7)自蔓延高温合成法，又称燃烧合成，该方法原料便宜，来源广，生产工艺具有高效、节能等优点而引起世界各国的普遍重视，但在实际应用中还存在许多工艺技术等方面的难题，如燃烧速度和反应过程难以控制。

上述方法制备的亚微米钨粉大多数呈类球型和不规则形状，且粒度分布大，颗粒均匀性和分散性不好。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种多面体亚微米钨粉的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种多面体亚微米钨粉的制备方法，其生产工艺简短易控，设备投资少，生产成本低，易于实现工业化生产的方法，且制备的产品粒子呈多面体形状，粒径分布窄、抗氧化性强、结晶度高。

本发明提出了一种多面体亚微米钨粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)将可溶性钨盐和表面活性剂溶于水中搅拌均匀，其中钨盐的浓度为 0.1～2.0mol/L，表面活性剂的浓度为1.0～60.0g/L，用酸调节pH至2～4得到 A液；将还原剂溶于水得到B液，其中还原剂的浓度为0.4～8.0mol/L；

(2)将A液加热至50～90℃后，倒入B液，得到A与B混合溶液，其中 A液与B液的体积比为3:1～1:3，保持温度在50～90℃反应1～6h，然后冷却至10～30℃，反应产物经固液分离得到氧化钨前驱体滤饼，经水洗去除滤饼中的杂质；洗涤后的滤饼在100～200℃干燥1～24小时除去水分得到氧化钨前驱体粉体；

(3)将氧化钨前驱体粉体在还原气氛下进行热处理，即得多面体亚微米钨粉。

进一步的，所述步骤(1)中，A液中钨盐的浓度为0.5～1.5mol/L，表面活性剂的浓度为10.0～40g/L，pH为2.5-3.5；B液中还原剂的浓度为1.0～6.0 mol/L；所述步骤(2)中A液与B液的体积比为2:1～1:2。

进一步的，所述步骤(1)中的可溶性钨盐包括钨酸钠、钨酸钾或偏钨酸铵中的一种或多种。

进一步的，所述步骤(1)中的表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、油酸、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。

进一步的，所述步骤(1)中的酸包括硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种。

进一步的，所述步骤(1)中的还原剂包括硼氢化钠与水合肼或乙二胺的混合物、硼氢化钾与水合肼或乙二胺的混合物中的一种。

进一步的，所述步骤(3)中还原气氛包括氢气、氢气与惰性气体的混合气体中的一种。

进一步的，所述步骤(3)热处理温度为500～900℃，还原时间为1～6小时，还原气体的流量为30～300mL/min。

进一步的，所述步骤(2)中冷却的方法为向反应液中加水。

进一步的，所述步骤(2)中产物的固液分离的方式包括真空过滤或离心中的一种。