[发明专利]一种高品质粗颗粒WC粉的制备方法和应用

说明书

本发明公开的一种高品质粗颗粒WC粉的制备方法，采用N₂+H₂混合气氛对WO₃粉进行一次还原，相对的减少了H₂的流量，有利于延缓还原进程，获得更粗粒度的WO₃粉颗粒。二次还原在较高还原温度下，采用纯H₂作为还原气氛，有利于提高WO₃的还原速率，有利于提高W粉的化学纯度，有利于W粉结晶发育更加完整，同时，采用经过过筛、合批处理的WO₃进行还原，更够显著改善W粉粒度的均匀性。采用W粉预混合工艺，有利于较少W颗粒的团聚度，使其分散性更佳，从而使W粉和C黑混合更加均匀；采用W+C混合料压制工艺，可以有效减少W颗粒和C颗粒的扩散距离，提高W粉C化效率；采用高温碳化工艺，可以获得结晶良好的WC颗粒，且其晶粒的塑性得到明显改善。

技术领域

本发明涉及硬质合金的制备方法领域，更具体地，涉及一种高品质粗颗粒WC粉的制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着硬质合金应用领域的不断扩展，硬质合金材质朝着超粗和超细两个方向发展，超粗硬质合金已广泛应用于矿用凿岩工具、轧辊和冲压模具领域。

硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。随着工业水平的不断提升，人们对硬质合金的性能提出了更高要求。作为硬质合金的主要原材料WC粉，其重要性不言而喻。当前主流制备粗颗粒WC粉的工艺为WO₃碱金属掺杂中温还原和高温碳化工艺，其流程为：首先，在WO₃内加入一定量的Na盐或Li盐，然后将其在还原炉内在940℃-980℃进行H₂还原得到W粉，再将其与C黑混合均匀，在碳化炉内于1800℃-2000℃下进行高温碳化得到WC粉。由于掺入的Na盐或Li盐往往无法和WO₃达到完全均匀混合，用其得到的W粉通常存在晶粒发育一致性较差，颗粒大小均匀性一般，晶粒团聚较为严重等缺陷。同时，该工艺得到的W粉中会残留的一定量的Na⁺或Li⁺，其会导致W粉在碳化过程的碎化。因此，该工艺往往能获得较为粗大的WC粉末，但其多为多晶团聚颗粒，其粉末研磨粒度较细，用其制备的粗晶合金晶粒往往较细，性能往往不佳，难以满足实际生产需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供高品质粗颗粒WC粉的制备方法。对比当前工艺，采用WO₃不掺杂二次还原工艺：第一步还原采用N₂替代部分H₂，相对的减少了H₂的流量，有利于延缓还原进程，获得更粗粒度的WO₃粉颗粒；第二步还原采用纯H₂，有利于提高W粉的化学纯度，获得结晶更加完整的W粉颗粒，同时，采用经过过筛、合批处理的WO₃进行还原，更够显著改善W粉粒度的均匀性。采用W粉预混合工艺，有利于较少W颗粒的团聚度，使其分散性更佳，从而使W粉和C黑混合更加均匀；采用W+C混合料压制工艺，可以有效减少W颗粒和C颗粒的扩散距离，提高W粉C化效率；采用高温碳化工艺，可以获得结晶良好的WC颗粒，且其晶粒的塑性得到明显改善。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供的高品质粗颗粒WC粉的制备方法，包括以下步骤：

S1.将WO₃粉置于N₂+H₂混合气氛下进行一次还原，得到粗粒度的WO₃粉颗粒；在纯H₂气氛下进行二次还原，制取粗颗粒W粉，W粉FSSS粒度12-16μm；

S2.将步骤S1所得的粗颗粒钨粉进行预混合工艺，加入C黑进行混合进行配碳，再进行压制，在1900-2300℃高温碳化制得WC材料；