[发明专利]一种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法

说明书

本发明公开了一种氧化‑还原法制备超细碳化钨粉末的方法，其是以二氧化钨粉末为原料，经过氧化煅烧获得超细WO₃，再将超细WO₃进行氢气还原，获得超细钨粉，经过配炭，碳化，球磨，过筛等工序后获得超细碳化钨粉末。根据本发明的方法制备得到的碳化钨粉末具备有粒度小，分散性好，分布均匀，易实现产业化生产的优势。

技术领域

本发明属于超细碳化钨粉末制备及超细晶碳化钨基硬质合金研究领域，具体涉及一种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法。

背景技术

超细硬质合金具有高硬度，高强度，良好的韧性等优点，被称为“双高”硬质合金，而被广泛应用于高效精密刀具、微钻、微铣、刀片、精密模具等。制备超细硬质合金的关键技术难点之一是如何提高合金晶粒度的均匀性，避免烧结过程中形成异常长大晶粒。异常长大晶粒是超细硬质合金产品的断裂源，其形成的原因与超细碳化钨粉末的分散性及团粒数量存在直接关系，因此，目前行业内控制超细硬质合金异常长大晶粒普遍方法是对超细碳化钨原料进行严格控制，提高碳化钨的分散性，避免团粒的形成。

目前国内外批量生产碳化钨所采用的方法为传统的氧化钨氢还原-碳化法，其主要是以二氧化钨原料，用氢气将二氧化钨还原成超细钨粉，再将超细钨粉与炭黑混合，然后进行碳化，最终获得超细碳化钨粉。但是由于二氧化钨的晶粒较粗，一般在10-50μm之间，在还原和碳化过程中会有部分的团粒保留了下来，形成了超细碳化钨的团粒，其粒度在1-10μm之间。为了消除超细碳化钨的团粒，提高分散性，传统工艺采取的主要手段是，(1)对二氧化钨进行破碎细化：由于氧化钨晶粒的内部结构较为致密，易吸附空气中的水分，导致破碎后物料的流动性变差，会大大降低破碎效果，而且任何破碎设备都存在破碎死角，因此很难将团粒全部破碎，破碎后虽然氧化钨粉末的平均粒度可以达到5μm以下，但是最大团粒仍然超过10μm。(2)对碳化钨进行破碎：经过碳化后，碳化钨的团粒变得更加致密，而且碳化钨的硬度相较于氧化钨更大，因此相对于破碎氧化钨，破碎碳化钨的难度更大，破碎效果更差，破碎后的碳化钨中仍然保留有一定数量的团粒。

由于碳化钨团粒度较粗，而超细碳化钨的碳化温度普遍较低，因此团粒中的晶粒结晶完整性较差，缺陷较多，这些团粒即使被破碎分散，在后续合金制备过程中的液相烧结阶段，也会优先溶解于钴相，并析出在其他较粗的晶粒上，形成异常长粗晶粒(俗称为“夹粗”)，影响合金的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法，解决碳化钨粒度较粗，分散性和均匀性差的问题。

本发明提供的这种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法，是以二氧化钨粉末为原料，经过氧化煅烧获得超细WO₃，再将超细WO₃进行氢气还原，获得超细钨粉，经过配炭，碳化，球磨，过筛等工序后获得超细碳化钨粉末。

本发明这种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法，包括以下步骤：

(1)将二氧化钨粉末置于煅烧炉内，在空气气氛下进行煅烧，获得超细WO₃粉末；

(2)将超细WO₃粉末在还原炉中进行氢气还原，获得超细钨粉；

(3)将超细钨粉与炭黑进行配碳混合，接着将混合好的粉末装入石墨舟皿，在碳化炉中进行碳化，碳化气氛为H₂气氛，碳化完成后保持H₂气氛条件下自然冷却；

(4)将上述碳化好的物料从碳化炉中卸出，添加磨球，在球磨机中进行球磨，将块状物料球磨粉碎；

(5)将球磨好的物料从球磨机中卸出，进行第一次过筛，进行球料分离，进行第二次过筛，以除去没磨碎的物料和杂质，过筛后获得超细碳化钨粉末。

所述步骤(1)中，煅烧温度为500-900℃，煅烧时间为2-6h。