[发明专利]一种制备锡包覆钨粉末的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属粉末冶金领域，通过较低的烧结温度获取锡包覆钨粉末的结构，所获得的锡包覆钨粉末属于金属粉末合金。

背景技术

锡包覆钨的结构，由于表层柔软的锡层的存在，使得在制备钨锡合金的块体时容易得到高致密度的块体。锡包覆钨的金属粉末具有良好的烧结性能，由于包覆结构的存在使得钨锡复合材料的热学、力学等综合性能得到提升。钨锡合金有着广泛的应用前景。美国政府提出用钨-锡粉末旋锻的弹头,取代铅，用于军事打靶的小型武器装弹。钨锡子弹的所有生产步骤与生产铅制弹药几乎一致，钨还可以回收，有利于环境。钨锡合金可制成穿甲弹和石油射孔弹的罩体，锡在射流的过程中熔化，避免钨粒子流的发散，有利于提高穿深。钨锡合金在矿石冶炼助溶剂与低温发汗材料领域也有着潜在的应用价值。

尽管钨锡合金有着广阔的应用前景，但是由于两种金属的熔点相差过大，传统熔炼的方法无法制取钨锡合金材料(钨的熔点是3410±20℃。锡的熔点是232℃，沸点是2260℃)。目前制取钨锡合金的方法有，机械球磨法(Z.P.Xia,J.J.Shen,Y.Q.Shen，et al.W–Sn solid solution synthesized by mechanical alloying at room temperature，J.Alloys&Compounds，2006),真空高温加热到900℃以上(A.R.Saadatt and O.Nishikawai.Stability of gallium-,indium-,and tin-covered tungsten surfaces and formation of In-Wand Sn-W alloys，J.Applied Physics，1976),在氢气还原氛围下930℃加热(I.E.Petruninand L.L.Grzhimal'skii，Interaction of tungsten with copper,manganese,silver,and tin，Metal Science&Heat Treatment，1969)。机械球磨方法耗时长、能耗大、大规模生产有一定限制进行。高温真空烧结和氢气烧结对设备要求较高，同时也存在能耗大，烧结工艺复杂等的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用低温烧结方式来制备锡包覆钨粉末的制备方法，以达到生产简单、高效、廉价、产量大目的。

一种制备锡包覆钨粉末的方法，具体步骤如下：

(1)配制熔化温度低于300℃的混合碱；

(2)混粉：按照质量份数计，将100份钨粉、5-20份锡粉和5-50份混合碱置于球磨机中，再加蒸馏水湿润，混合均匀后，得到混合粉，干燥备用；

(3)混合粉煅烧：在保护性气氛下，将步骤(2)得到的干燥的混合粉置于300-750℃温度条件下，直至锡和混合碱均充分熔化；

所述的保护性气氛为真空、惰性气体、氨气、氢气中的一种或两种以上混合。

(4)清洗制干：将步骤(3)的产物冷却后取出，用蒸馏水清洗至中性，过滤干燥，即获得锡包覆钨粉末。

本发明方法的技术原理如下：

(1)加入混合碱脱去钨粉与锡粉表面的氧化物。在加热时，混合碱与钨粉表面的氧化物形成钨酸盐(钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂)，与锡表面的氧化物形成锡酸盐(锡酸钠、锡酸钾、锡酸锂)，进而钨酸盐和锡酸盐又被熔融混合碱溶解。混合碱就剥离了钨和锡表面的氧化层，使两种金属都露出新鲜的金属表面，产生焊接效应。经煅烧后，溶解于混合碱中的钨酸盐和锡酸盐又易溶于水，可以通过水洗将碱、钨酸盐、锡酸盐这些杂质去除。

(2)煅烧过程中为了防止熔化锡与钨粉未粘结之前就从钨粉中流出，必须保证混合碱先于锡熔化或与锡同步熔化，所以，必须使混合碱的熔点低于锡熔点或略高于锡的熔点。故选用低熔点的混合碱，其熔点不高于300℃，接近锡熔点232℃。典型的混合碱为：氢氧化钠含量20％-96％的氢氧化钠与氢氧化钾混合碱,氢氧化钠含量47％-94％的氢氧化钠与氢氧化锂混合碱，氢氧化锂含量19％-56％的氢氧化锂与氢氧化钾混合碱。也可以按熔盐相图配置钾、钠、锂的氢氧化物的多相混合碱，或用上述氢氧化物与其碳酸盐(即碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂)配制多相混合碱，只要确保其熔化点低于300℃均可使用。