[发明专利]球形纯相二硼化钨的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了球形纯相二硼化钨的制备方法及其应用。其中制备方法包括：(1)将钨粉和硼粉进行混合，得到混合粉末；(2)在无氧气氛下对混合粉末进行加热加压处理，得到纯相二硼化钨；(3)对纯相二硼化钨进行自混处理，得到二硼化钨自混粉末；(4)对二硼化钨自混粉末进行球化处理，得到球形纯相二硼化钨。该方法不仅工艺简单，适合工业化生产，而且制备得到的二硼化钨物相单一，无其它杂相，且球形率高、流动性好、松装密度高，可满足增材制造的使用需求。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体而言，涉及球形纯相二硼化钨的制备方法及其应用。

背景技术

钨硼系化合物因具有高熔点、高硬度、高电导率和优良的耐磨性等，使其具有广泛的应用领域，同时由于钨的原子序数较高，使其对γ射线有着很好的屏蔽效果，而硼元素具有较高的中子吸收截面，并且吸收能量范围较宽，使得钨硼系化合物成为一种能兼具γ射线和中子屏蔽的新型核屏蔽材料。目前，钨硼系核屏蔽材料多采用增材制造的方式制备，增材制造技术与传统技术相比，材料利用率高、加工工序少，有利于设计复杂工件。然而，增材制造技术对原材料粉末要求较高，具有较高球形度、良好流动性、高纯度的粉末更利于增材制造的顺利进行，因此，如何获得可用于增材制造的二硼化钨还有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备球形纯相二硼化钨的方法及其应用。该方法不仅工艺简单，适合工业化生产，而且制备得到的二硼化钨物相单一，无其它杂相，且球形率高、流动性好、松装密度高，可满足增材制造的使用需求。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备球形纯相二硼化钨的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将钨粉和硼粉进行混合，得到混合粉末；

(2)在无氧气氛下对所述混合粉末进行加热加压处理，得到纯相二硼化钨；

(3)对所述纯相二硼化钨进行自混处理，得到二硼化钨自混粉末；

(4)对所述二硼化钨自混粉末进行球化处理，得到球形纯相二硼化钨。

本发明上述实施例的制备球形纯相二硼化钨的方法至少具有以下有益效果：1)先将钨粉和硼粉进行预分散，使二者充分混合，更有利于后续钨粉和硼粉的充分反应，进而不仅能提高反应效率，还能减少副反应发生，提高二硼化钨产物的纯度；2)钨粉和硼粉的反应在无氧气氛、加热加压的条件下进行，无氧气氛可以避免钨粉和硼粉被氧化产生杂质，通过加压可以减少硼粉在高温下因升华而造成的损失，一方面可以更精准的确定硼粉的需求量，减少原料的浪费，另一方面可以结合钨粉和硼粉的质量比，在极大程度上避免除二硼化钨外其它中间化合物(如WB、WB₄等)的生成，更有利于保证二硼化钨物相均一；3)通过对纯相二硼化钨进行自混处理，可以减少二硼化钨颗粒的棱角，提高粉体流动性，有利于后续球化处理时送粉过程顺利进行，进而不仅可以提高球化效率，还能改善球化处理效果，使最终产物具有较高的球形率和较好的流动性。

另外，根据本发明上述实施例的制备球形纯相二硼化钨的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)满足以下条件中的至少之一：所述钨粉和所述硼粉的摩尔比为1：(2.05～2.15)、所述钨粉采用以下方式得到：对钨粉过80目筛，得到筛上物、所述硼粉粒径为2～5μm、所述混合采用球磨处理。

在本发明的一些实施例中，所述球磨处理的转速为100～200r/min、时间为10～60min、球料比为(0.2～2)：1；和/或，对平均粒径为15～30μm的钨粉过80目筛，得到筛上物。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述加热加压处理的温度为1100～1600℃、压力为0.05～0.15MPa、时间为1～6h；和/或，所述无氧气氛为惰性气体气氛和/或氮气气氛。