一种超细铼粉的制备方法技术

一种超细铼粉的制备方法，是以高纯铼酸铵为原料，在氧化性气氛下加热分解成高价铼氧化物Ｒｅ２Ｏ７；然后用Ｈ２或ＣＯ还原制得到超细铼粉。本发明专利技术方法得到的超细铼粉具有杂质含量少，球形或类球形，粒度分布均匀，结晶度高，氧含量少，流动性好，振实密度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用气体还原剂制造金属粉末的方法。
技术介绍
铼是一种稀有难熔金属，具有许多优良性质，铼及其合金被广泛应用于国防、航空 航天和电子工业以及石油化工等行业。金属铼粉的制备方法有很多种，中国专利CN1396027提供了一种高纯铼粉的制备方法，该方法采用高纯铼酸铵溶液加热浓縮成过饱和状态，再 冷却至室温，在冷却过程中不断搅拌，经过滤、干燥制成铼酸铵粉，将其在氢气中于400 60(TC还原成高纯铼粉。该方法具有还原温度低，杂质含量少等优点，但由于仍采取传统的 气_固反应方式进行还原，使得生产过程可控性不强，另外，粉末形貌不规则，颗粒一般较 粗，而且粒度分布范围宽，流动性差，振实密度低，氧含量较高。还有一种采用铼酸盐氯化一 化学气相沉积法制备金属铼的技术，用于制备Re薄膜(王海哲，CVD铼的工艺及性能研究 (D)，长沙国防科学技术大学，2003)。该工艺具有过程可控，产品的性能优越的优点，但工 艺本身存在一定问题在氯化还原过程中，需要先将铼酸盐氯化，然后再还原，这不但使操 作复杂化，工艺过程不连续，而且设备材质要求高，还原产物对环境危害大。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术的不足，提供一种制备超细铼粉的方法，不但能够 很好地发挥化学气相沉积法的优点，同时还能有效避免其缺点。 本专利技术的方法是，以铼酸铵为原料，置于挥发器内并通入氧气，在350 70(TC分 解得到气态Re207 ;将气态Re207用H2或CO在600 160(TC进行还原，制得超细金属铼粉。 在本专利技术方法中，当温度为35(TC以上时，在很低的氧分压下，就能使铼酸铵分解 时得到气态的1^207，但分解速度较低，因此，氧供应量为每克铼酸铵2 3ml/min。其反应 式为 2NH4Re04 = 2NH3+Re207+H20 (1) 还原性气体为H2或CO，供应量为每克铼酸铵6 9ml/min。其反应式为 Re207+7H2 = 2Re+7H20 (2) Re207+7C0 = 2Re+7C02 (3) 由于金属铼是高熔点金属(熔点3180°C )，在低于熔点范围内，温度越高，对粉末 的烧结作用越强，粉末结晶度，形貌等性能越好，但设备要求也高。因此，其还原温度优选为 900 1300°C。 以N2或Ar为载气，用于将分解后的气态产物输送到气相还原区，并将还原生成的 金属铼粉输送到后处理系统。 本专利技术方法是一种化学气相还原法，与现有技术相比具有以下优点 ①分解温度和还原温度低。通过控制氧化性气氛，使得铼酸铵在350°C就能分解得到Re207， Re207具有很好的低温挥发性，并且在600°C以上就能被还原性气体还原完全。 ②设备材质要求低，副产物无污染。由于本方法的生产过程不存在氯，使得设备材 质要求降低，设备成本大幅降低；产物除了超细铼粉之外，副产物主要是&0或0)2和少量的 氨气，不会造成环境污染。 ③操作简单。由于铼酸铵分解挥发和气相还原过程可在同一设备中进行，使得整 个生产过程大大简化，操作起来十分方便。过程可控。生产过程中，对超细铼粉性能有影响的因素，如载气流量、02/N2比、 分解温度、用料量、还原温度、还原气体过量系数等都可以准确控制，通过调整这些因素的 参数，可生产出符合不同要求的超细铼粉。 ⑤产品性能优越。利用铼酸铵分解得到的&207与杂质的蒸汽压不同，可减少超细 铼粉的杂质含量；而且利用化学气相还原过程的烧结和粉体表面能的作用，特别是在高温 条件下，能使生产出的超细铼粉呈球形或类球形，结晶度高； 由本专利技术制备的超细铼粉具有杂质含量少，球形或类球形，粒度分布均匀，结晶度 高，氧含量少，流动性好，振实密度高等特点。能很好满足现代粉末冶金工业的要求。附图说明 图1为本专利技术方法的设备示意图； 图2为本专利技术方法制备的超细铼粉的SEM图； 图3为本专利技术方法制备的超细铼粉的XRD图。 图4为本专利技术方法制备的超细铼粉的粒度分布图。具体实施例方式如图1所示，反应器1由电阻炉加热，其外径为小90mm。挥发器2的一端开有通气 孔3，用于插入通氧管4，此孔兼作挥发产物的逸出孔，也可在另一端开设逸出孔，或者在挥 发器2的盖板5上开设逸出孔。 称取铼酸铵装入挥发器2中，置于分解区6内，将输氧管4插入挥发器2的通气 孔3。载气由载气管7通入，装料后先通入氮气，将反应器内的空气经通孔8及排气孔11 排尽后升温，分解区6的温度在350 70(TC范围内设定并控制；还原区9的温度在600 160(TC范围内设定并控制。当分解区6的温度升到30(TC时(还原区9的温度达60(TC及 以上)开始通入氧气，因在此温度时已有部分铼酸铵开始分解；同时由管10输入还原性气 体。 可在氧气中配入氮气或氩气构成混合气体，其中氧的体积百分比为20% 100%，以控制分解速度，分解速度随着氧含量的升高而升高，优选为40% 100%。 载气流量为600 1500mL/min。虽然在通入载气的条件下，氧气浓度较低，但为安 全起见，氧气与还原性气体之比最好为等于或大于l : 3。 生成的超细铼粉随载气从排气孔11输出，然后按常规手段进行处理即可。本方法 是通过布袋分离收粉，然后经1次酒精超声洗涤3分钟，其液固比(体积/质量)为IO : 1; 经5(TC干燥得到最终产品。 在表1的各实施例中，铼酸铵的装料量为20g，当氧气含量为100%时，混合气的流 量即指纯氧的流量。主要控制条件及所制备的超细铼粉的D50值如表所示。 表1 <table>table see original document page 5</column></row><table> 其中实施例6制备的超细铼粉的化学成分如表2所示。 表2<table>table see original document page 5</column></row><table> 其纯度达99. 99%以上，杂质含量很低；而由图2(XRD图)和图3(SEM图)可以看 出，得到的超细铼粉的结晶度很高，形貌为类球型；其粒度分布如图4所示，为窄粒度正态 分布；比较面积分析结果显示，其比表面积为4. 81m2/g ;氧含量检查结果为0. 004%。权利要求，其特征在于，以铼酸铵为原料，将其置于位于分解区的挥发器内，在挥发器内通入流量为每克铼酸铵2～3ml/min的氧气，在350～700℃下，将铼酸铵分解成包括Re2O7在内的气态产物；用N2或Ar作为载气将气态产物输送到还原区，通入流量为每克铼酸铵6～9ml/min的H2或CO，在600～1600℃下，将Re2O7还原成金属铼粉。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述氧气中配入氮气构成混合气体，其中氧气的体积比为20% 100%。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氧气的体积比为40% 100%。全文摘要，是以高纯铼酸铵为原料，在氧化性气氛下加热分解成高价铼氧化物Re2O7；然后用H2或CO还原制得到超细铼粉。本专利技术方法得到的超细铼粉具有杂质含量少，球形或类球形，粒度分布均匀，结晶度高，氧含量少，流动性好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细铼粉的制备方法，其特征在于，以铼酸铵为原料，将其置于位于分解区的挥发器内，在挥发器内通入流量为每克铼酸铵２～３ｍｌ／ｍｉｎ的氧气，在３５０～７００℃下，将铼酸铵分解成包括Ｒｅ↓［２］Ｏ↓［７］在内的气态产物；用Ｎ↓［２］或Ａｒ作为载气将气态产物输送到还原区，通入流量为每克铼酸铵６～９ｍｌ／ｍｉｎ的Ｈ↓［２］或ＣＯ，在６００～１６００℃下，将Ｒｅ↓［２］Ｏ↓［７］还原成金属铼粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白猛，刘志宏，周乐君，李启厚，刘智勇，张传福，
申请(专利权)人：中南大学，江西铜业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]