液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法技术

本发明专利技术公开了液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，以偏钨酸铵和可溶性钇盐为原料，将偏钨酸铵和钇盐按不同比例配料，以液液混合的方式将粉料混合均匀，然后将混合后的粉料进行轻度还原，使三氧化钨还原成活性高的紫钨，最后进行氢还原制得纳米W‑Y

Preparation of nanometer tungsten based powder materials by liquid-liquid doping yttrium oxide

【技术实现步骤摘要】
液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法
本专利技术属于粉末冶金
，特别是涉及一种液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法。
技术介绍
金属钨的熔点高达3410℃位于所有金属之首，具有优异的高温性能。这决定了金属钨是高温、超高温条件下使用的最佳材料，从而广泛的应用于国防军工、航天航空、电子信息产业、能源和冶金等领域。生产硬质合金是金属钨的一大主要用途，约60%的金属钨是用于生产碳化钨基硬质合金。而随着电子信息技术和现代化生产的不断发展，对硬质合金性能、精度、使用寿命提出了更高的要求。研究表明，细化晶粒和添加适量稀土元素都可以显著的改善合金的综合性能，可以满足IT产业、电子技术、医疗器械及其他精密制造业的需求。目前，大多数添加稀土元素的方式都是将稀土氧化物和硬质合金粉配比后混合，这种固-固相的混合不能达到像两种流体那样的完全混合，只有整体的均匀性而无局部的均匀性。这将导致烧结后得到的硬质合金各部位性能不一，使得合金整体性能下降。申请公布号为CN103173641A的专利技术专利公布了一种纳米氧化钇弥散强化钨合金的制备方法，该方法采用机械球磨的方式将硝酸钇和仲钨酸铵混合，易引入其它杂质，很难保证合金的使用寿命。该专利步骤3在空气气氛煅烧，目的是将仲钨酸铵分解成三氧化钨，不会生成紫钨。且该专利制备的是合金，与本文的纳米钨粉不同。申请公布号为CN107282938A的专利技术专利公布了一种稀土掺杂钨粉及其制备方法，该方法制备的钨粉均匀，没有引入杂质，一定程度上获得了优质的钨粉，但其采用水热反应制备前体粉产率低，整个工艺比较复杂，成本高。申请公布号CN106564927A的专利技术专利公布了一种超细氧化钇掺杂钨复合前驱体粉末的制备方法，该方法通过化学法在前驱体中加入表面活性剂达到分散的目的，其工艺过程比较复杂；另外，加入的表面活性剂(如十二烷基硫酸钠等)难以完全去除，粉体中存在钠会降低后续生产的合金性能。据报道，采用紫钨原料氢还原制备的钨粉时，不需要添加表面活性剂就可以获得结晶完整，颗粒分散的钨粉。其中产物钨粉的形貌与原料紫钨存在遗传关系，紫钨直径越细、长径比越大，获得钨粉的粒度也越细。申请公布号为CN103570020A的专利技术专利公布了一种亚微米窄粒度分布钨粉和碳化钨粉及其制备方法，虽然经历紫钨阶段，但该方法不能调控紫钨的棒径，制备的钨粉粒径相对较大，达到0.29微米。因此，还需开发出新的稀土掺杂钨粉的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，该方法首先制备高活性的紫钨，然后进一步还原获得钨粉。通过不同含量的氧化钇对紫钨棒径的调控，进而控制纳米钨粉的形貌尺寸。该方法工艺简单易行，制备的W-Y2O3粉体具有颗粒细小、分散性好、氧化钇分布均匀、粒度分布窄等优点。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，按照以下步骤进行：步骤S1，将称量配比后的钇盐和偏钨酸铵溶解于蒸馏水中，形成均匀无色透明的澄清溶液；步骤S2，将得到的澄清溶液干燥，得到白色固体粉末；步骤S3，将白色固体粉末进行轻度还原，获得紫钨粉体WO2.72；步骤S4，将紫钨粉体WO2.72进一步氢还原，得到纳米钨基粉体，即W-Y2O3纳米粉体。进一步地，所述步骤S1中，钇盐为水溶性的硝酸钇、硫酸钇或氯化钇中的任意一种。进一步地，所述步骤S1中，钇盐与偏钨酸铵的质量比为（1.27~7.78）:（100~1000）。进一步地，所述步骤S2中，澄清溶液在喷雾干燥机中干燥。进一步地，所述步骤S2中，喷雾干燥机中干燥的条件为：进气口温度180~250℃，进液速度为1~10L/h。进一步地，所述步骤S3中，将白色固体粉末置于管式炉中进行轻度还原。进一步地，所述步骤S3中，轻度还原温度为615℃-800℃，保温时间30-200min。进一步地，所述步骤S4中，氢还原温度为800-1000℃，保温30-120min。本专利技术的有益效果是：(1)通过液液混合的方式将稀土氧化钇掺杂到钨基材料中来调控紫钨的棒径，使得材料各相分布均匀，整体性能稳定。(2)通过分阶段还原的方法，先制备高活性的紫钨，再将紫钨还原成钨粉，利用稀土氧化钇调控紫钨颗粒的形貌从而实现对钨粉的可控制备。该方法工艺简单，最终获得W-Y2O3粉体颗粒分散性好，粒径细小，元素均匀分布，粉体粒度分布窄，有利于提高最终钨制品的性能。该方法极具市场价值和经济价值，具有良好的工业前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是实施例6轻度还原产物的SEM图。图2是实施例6氢还原产物的SEM图。图3是实施例6氢还原产物的XRD分析结果。具体实施方式下面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，而不是全部的实施例。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。液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，按照以下步骤进行：步骤S1，将称量配比后的钇盐和偏钨酸铵溶解于蒸馏水中，形成均匀无色透明的澄清溶液。其中，钇盐为水溶性的硝酸钇、硫酸钇或氯化钇中的任意一种；即形成的澄清溶液为AMT-Y(NO3)3、AMT-Y2(SO4)3或AMT-YCl3混合溶液。偏钨酸铵与钇盐是参照最终Y2O3所占纳米钨基粉体质量分数为0.1-3wt.%进行配比。具体来说，钇盐与偏钨酸铵的质量比为：（1.27~7.78）：（100~1000），配置好的澄清溶液，其浓度影响干燥效率和干燥后球体的壁厚，不同型号的干燥机参数不同，此处本领域技术人员会常规调整。步骤S2，将得到的澄清溶液在喷雾干燥机中干燥，得到白色固体粉末。其中，喷雾干燥条件为进气口温度180~250℃，进液速度为1~10L/h。干燥所需时间主要由进液速度控制，不同型号干燥机的进液速度范围不同，本领域技术人员会根据进液速度相应调整干燥时间。步骤S3，将白色固体粉末置于管式炉中进行轻度还原，获得紫钨粉体WO2.72。其中，轻度还原温度为615℃-800℃，保温时间30-200min。步骤S4，将紫钨粉体进一步氢还原，得到纳米钨基粉体，即得W-Y2O3纳米粉体。其中，氢还原温度为800-1000℃，保温30-120min。步骤S1中采用水溶钇盐和钨盐的目的是使钨和钇通过液液混合的方式达到分子级别的混合，使得制备的钨基材料整体性能稳定。根据钨和钇的摩尔比来计算原料偏钨酸铵和可溶性钇盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：/n步骤S1，将称量配比后的钇盐和偏钨酸铵溶解于蒸馏水中，形成均匀无色透明的澄清溶液；/n步骤S2，将得到的澄清溶液干燥，得到白色固体粉末；/n步骤S3，将白色固体粉末进行轻度还原，获得紫钨粉体WO

【技术特征摘要】
1.液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤S1，将称量配比后的钇盐和偏钨酸铵溶解于蒸馏水中，形成均匀无色透明的澄清溶液；
步骤S2，将得到的澄清溶液干燥，得到白色固体粉末；
步骤S3，将白色固体粉末进行轻度还原，获得紫钨粉体WO2.72；
步骤S4，将紫钨粉体WO2.72进一步氢还原，得到纳米钨基粉体，即W-Y2O3纳米粉体。


2.根据权利要求1所述的液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中，钇盐为水溶性的硝酸钇、硫酸钇或氯化钇中的任意一种。


3.根据权利要求1或2所述的液液掺杂氧化钇制备纳米钨基粉体材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中，钇盐与偏钨酸铵的质量比为（1.27~7.78）:（100~1000）。


4.根据权利要求1所述的液液掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘柏雄，杨斌，尚宜生，杨高玲，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36