一种碳化钨粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化钨粉的制备方法，包括以下步骤：(1)将钨粉和炭黑进行混合后，然后通过压机压制成压坯；(2)将步骤1)中的压坯进行碳化，碳化完毕后，球磨和过筛即得碳化钨粉。本发明专利技术的方法通过压机将钨粉和炭黑混合物压制成压坯，缩短了碳化过程中碳的扩散行程，提高了碳化速率；碳化速率的提高可以提高碳化钨晶粒度、化合碳及结晶完整性。本发明专利技术压机将钨粉和炭黑混合物压制成压坯，充分利用碳化反应放热，降低了碳化温度需求，对碳化设备温度要求降低，有利于碳化成本的降低。本发明专利技术压机将钨粉和炭黑混合物压制成压坯，有效隔离了钨粉炭黑混合物和装料容器，消除了传统碳化方式中的表面脏化现象，提升了碳化钨品质。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钨粉的制备方法
本专利技术属于粉末冶金与材料科学领域，具体涉及一种碳化钨粉的制备方法。
技术介绍
硬质合金是由难熔金属硬质化合物和粘结金属组成的合金，具有高硬度、高强度、高耐磨性、抗腐蚀性和低线膨胀系数的特点，被誉为“工业牙齿”，广泛应用于军工、航天、矿山冶金、机械加工等领域。硬质合金中广泛使用的是碳化钨基硬质合金，而高品质碳化钨粉是制备高性能硬质合金的基础。目前国内外批量生产碳化钨广泛采用的是氧化钨还原-碳化法，采用氧化钨作为原料，通氢还原成钨粉，再将钨粉与炭黑混合均匀，然后进行碳化，最终得到碳化钨粉。目前钨粉和炭黑的主要混合设备是球磨机和混合器，由于钨粉和炭黑的松装密度相差较大，易造成分层，钨粉粒度越粗越明显。在实际生产中，为提升碳化钨结晶完整性及化合碳，采取延长保温时间、提升碳化温度来保证碳化速率。但是这样的操作对碳化设备要求较高，同时由于长久高温运行，碳化设备寿命较短。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碳化结晶完整性高、碳化速率快的碳化钨粉的制备方法。本专利技术这种碳化钨粉的制备方法，包括以下步骤：(1)将钨粉和炭黑进行混合后，然后通过压机压制成压坯；(2)将步骤(1)中的压坯进行碳化，碳化完毕后，球磨和过筛即得碳化钨粉。所述步骤(1)中，钨粉的Fsss粒度为3～40μm，钨粉粒度太细在压制时不易成型；压机压制的压力为1.0～2.0MPa；混合为球磨混合，混合时间为1～6h。所述步骤(1)中，钨粉和炭黑的配比，应该满足一下公式：其中：QC为炭黑质量；XC为碳化钨中碳的质量含量，单位为％；QW为钨粉质量；为钨粉中氧的质量含量，单位为％。所述的XC为产物碳化钨中的目标碳含量，一般为6.08～6.15的范围；所述是指使用的钨粉原料中的氧含量，通过定氧仪测出。所述步骤(2)中，碳化温度为1500～2500℃，作为优选，当步骤(1)中，钨粉的Fsss粒度为3～13μm的钨粉，碳化的温度为在1500～2000℃，当钨粉的Fsss粒度为大于13μm的钨粉，碳化温度一般在2000～2500℃。由于碳化反应是由钨晶粒表面开始，由表及里向钨晶粒核心进行扩散、反应，当颗粒过大时，由于WC-W2C-W浓度梯度存在，颗粒内部无法碳化完全，因此钨粉颗粒越粗，对应碳化温度越高。所述步骤(2)中，所述的碳化在真空、惰性气体或氢气气氛中进行；碳化的时间为1～6h，优选为2～4h；所述的球磨时间为0.5～4h；所述的过筛为两次过筛，第一次过筛，筛子目数为100～264目，第二次过筛，筛子目数为60～180目，第二次过筛的筛子孔径大于第一次。本专利技术的原理：本专利技术中在制备碳化钨粉的过程中采用压机将钨粉和炭黑混合物压成压坯的主要作用包括以下几个方面：(1)密实作用，使炭黑颗粒与钨粉颗粒紧密结合，缩短碳化反应距离；(2)保温作用，充分利用碳化反应放热，提升碳化反应速度；(3)成形作用，块状碳化钨无需预破碎，直接进入下一道球磨工序；(4)隔离作用，钨粉和炭黑压坯与烧结容器在碳化过程中无表面渗透，消除了在传统碳化过程中的表面脏化现象，提升了碳化钨品质。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的方法通过压机将钨粉和炭黑混合物压制成压坯，缩短了碳化过程中碳的扩散行程，提高了碳化速率；碳化速率的提高可以提高碳化钨晶粒度、化合碳及结晶完整性。(2)本专利技术压机将钨粉和炭黑混合物压制成压坯，充分利用碳化反应放热，降低了碳化温度需求，对碳化设备温度要求降低，有利于碳化成本的降低。(3)本专利技术压机将钨粉和炭黑混合物压制成压坯，有效隔离了钨粉炭黑混合物和装料容器，消除了传统碳化方式中的表面脏化现象，提升了碳化钨品质。(4)本专利技术可广泛推广在传统碳化钨生产线上实施，仅需投入压机一台，实施简单，效果明显。附图说明图1为本专利技术碳化钨粉的制备方法的工艺流程图。图2为实施例1制备的碳化钨粉的SEM图图3为实施例1制备的碳化钨粉的SEM图。图4为对比例1所得制备的碳化钨粉的SEM图。图5为对比例1所得制备的碳化钨粉的SEM图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进一步说明。实施例1将钨粉和炭黑(其中，钨粉的质量百分比为93.87％，钨粉氧含量＜0.010％，炭黑的质量百分比为6.13％，钨粉的Fsss粒度为30μm)置于球磨机中，球磨混合4h后，得到钨粉和炭黑的混合物，将钨粉和炭黑混合物通过压机在1.0MPa下压成压坯。将压坯装入碳化舟皿，在碳化炉中进行碳化，碳化气氛为氢气气氛，碳化温度为2150℃，碳化时间4h，将碳化后的粉末进行球磨，球磨时间为1h，球磨后物料过100目筛，去除未磨碎料及杂质，合批后过60目筛，得到混合均匀碳化钨粉，其Fsss粒度45μm，游离碳0.03％。得到的碳化钨粉的SEM形貌如图2和3所示。实施例2将钨粉和炭黑(其中，钨粉的质量百分比为93.87％，钨粉氧含量＜0.010％，炭黑的质量百分比为6.13％，钨粉的Fsss粒度为20μm)置于球磨机中，球磨混合3h，得到钨粉和炭黑的混合物，将钨粉和炭黑混合物通过压机在1.0MPa压成压坯。将压坯装入碳化舟皿，在碳化炉中进行碳化，碳化气氛为氢气气氛，碳化温度为2100℃，碳化时间3h，将碳化后的粉末进行球磨，球磨时间为1h，球磨后物料过120目筛，去除未磨碎料及杂质，合批后过100目筛，得到混合均匀碳化钨粉，其Fsss粒度28μm，游离碳0.03％。实施例3将钨粉和炭黑(其中，钨粉的质量百分比为93.85％，钨粉氧含量0.010％，炭黑的质量百分比为6.15％，钨粉的Fsss粒度为9μm)置于混合器中，混合5h，得到钨粉和炭黑的混合物，将钨粉和炭黑混合物通过压机在1.3MPa压成压坯。将压坯装入碳化舟皿，在碳化炉中进行碳化，碳化气氛为氢气气氛，碳化温度为1900℃，碳化时间1.2h，将碳化后的粉末进行球磨，球磨时间为2h，球磨后物料过140目筛，去除未磨碎料及杂质，合批后过120目筛，得到混合均匀碳化钨粉，其Fsss粒度12um，游离碳0.03％。实施例4将钨粉和炭黑(其中，钨粉的质量百分比为93.84％，钨粉氧含量0.030％，炭黑的质量百分比为6.16％，钨粉的Fsss粒度为3μm)置于混合器中，混合6h，得到钨粉和炭黑的混合物，将钨粉和炭黑混合物通过压机2.0MPa压成压坯。将压坯装入碳化舟皿，在碳化炉中进行碳化，碳化气氛为氢气气氛，碳化温度为1650℃，碳化时间2h，将碳化后的粉末进行球磨，球磨时间为3h，球磨后物料过264目筛，去除未磨碎料及杂质，合批后过180目筛，得到混合均匀碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化钨粉的制备方法，包括以下步骤：/n(1)将钨粉和炭黑进行混合后，然后通过压机压制成压坯；/n(2)将步骤(1)中的压坯进行碳化，碳化完毕后，球磨和过筛即得碳化钨粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化钨粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钨粉和炭黑进行混合后，然后通过压机压制成压坯；
(2)将步骤(1)中的压坯进行碳化，碳化完毕后，球磨和过筛即得碳化钨粉。


2.根据权利要求1所述的碳化钨粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钨粉的Fsss粒度为3～40μm，压机压制的压力为1.0～2.0Mpa；混合为球磨混合，混合时间为1～6h。


3.根据权利要求1所述的碳化钨粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钨粉和炭黑的配比，应该满足一下公式：



其中：QC为炭黑质量；XC为碳化钨中碳的质量含量，单位为％；QW为钨粉质量；为钨粉中氧的质量含量，单位为％。


4.根据权利要求3所述的碳化钨粉的制备方法，其特征在于，所述的XC为产物碳化钨中的目标碳含量，一般为6.08～6.15的范围；所述是指使用的钨粉原料中的氧含量，通过定氧仪测出。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘信高，德志强，刘虎，段辉，
申请(专利权)人：株洲硬质合金集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43