本发明专利技术涉及一种纳米三氧化钨粉末的制备方法，属于粉末冶金技术领域。所述方法包括如下步骤：将饱和钨酸铵溶液加热至65-70℃，然后按次序分别加入氯化铵、酒石酸、乙二胺四丙酸和二乙醇胺，加入过程保持搅拌至完全溶解并持续搅拌1-2h；随后在保持搅拌的情况下加入硝酸形成钨酸凝胶。然后将凝胶置于加热炉中在140-150℃干燥，然后升温至340-380℃煅烧，最后球磨粉碎得到平均粒度23-28nm的三氧化钨粉末。本发明专利技术的方法反应过程平缓稳定，易于控制，制备的纳米三氧化钨颗粒细小均匀，粉末纯度高。此外，由于流程简单、易于控制，使工业化生产投资少，生产工艺简单、方便，产品成本低，便于实现工业化批量生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于粉末冶金
。所述方法包括如下步骤：将饱和钨酸铵溶液加热至65-70℃，然后按次序分别加入氯化铵、酒石酸、乙二胺四丙酸和二乙醇胺，加入过程保持搅拌至完全溶解并持续搅拌1-2h；随后在保持搅拌的情况下加入硝酸形成钨酸凝胶。然后将凝胶置于加热炉中在140-150℃干燥，然后升温至340-380℃煅烧，最后球磨粉碎得到平均粒度23-28nm的三氧化钨粉末。本专利技术的方法反应过程平缓稳定，易于控制，制备的纳米三氧化钨颗粒细小均匀，粉末纯度高。此外，由于流程简单、易于控制，使工业化生产投资少，生产工艺简单、方便，产品成本低，便于实现工业化批量生产。【专利说明】一种纳米三氧化铭粉末的制备方法
本专利技术涉及制备纳米三氧化钨粉末的技术，属于粉末冶金
。
技术介绍
对于WC-Co硬质合金，细化WC晶粒是提高硬质合金硬度和强度的有效途径，特别是纳米WC-Co硬质合金性能优越，应用广泛。生产纳米硬质合金的关键技术之一是制备出纳米WC粉或WC-Co复合粉末。其制取方法有多种，目前研究得比较深入的方法有: (I)机械合金化 机械合金化是将需要制备的合金中各金属兀素粉末，如W-N1-Fe, W-Cu等各兀素粉末在搅拌、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨，球磨过程中采用惰性气体保护，以防止粉末氧化。在合金化过程中，粉末体在球的作用下反复发生混合、碰撞、温度升高、冷焊与撕裂，各元素粉末混合达到非常均匀的程度，各元素粉末之间发生互扩散，可使互不相溶的W，Cu等合金元素、或溶解度较低的合金粉末如W，Ni，Fe等发生互扩散，形成具有一定溶解度或较大溶解度的W-Cu，W-N1-Fe超饱和固溶体和Ni非晶相。采用机械合金化粉末混合均匀化程度高，达到原子级水平的混合，可以制备20nm以下的纳米复合粉末。其主要缺点是过程中易引入杂质，粉末易于成团成块，粘壁现象严重。采用同材质的钨球作为球磨介质，可以制备纯度较高的粉末。 机械合金化法与高能球磨法表面上相似，但有本质上的区别。机械合金化就是将欲合金化的元素粉末按一定配比机械混合，在高能球磨机等设备中长时间运转，将回转机械能传递给粉末，同时粉末 在球磨介质的反复冲撞下，承受冲击、剪切、摩擦和压缩多种力的作用，经历反复挤压、冷焊合及粉碎过程，成为弥散分布的超细粒子，在固态下实现合金化。有研究者就利用机械合金化法合成了纳米WC粉体。他们将石墨粉和钨粉按原子比1:1的比例置于球磨机中，在氩气保护下球磨Iio小时，合成了晶粒度为7.2nm的WC粉体。(2)喷雾转化工艺 美国的Rutgers University和Nanodyne公司、北京科技大学都对此方法进行了研究，其基本过程是利用水溶性前驱体热化学合成纳米WC-Co，其步骤如下: O制备和混合前驱体化合物水溶液，固定起始溶液的成分，通常使用偏钨酸氨和 CoCl2、Co (NO3) 2 或 Co (CH3COO) 2 做前驱体化合物水溶液； 2)将起始溶液经喷干燥得非晶态的前驱体粉末； 3)经流化床气相碳化反应将前驱体粉末转化为小于50nm的纳米WC-Co粉末。喷雾转化工艺有如下优点: O通过溶液混合可以实现分子级的WC，Co的均匀混合，易于添加不同的添加物； 2)用传统的原料和设备就可生产； 3)适于在线控制并可实现自动控制； 4)生产系统为封闭型，减少了生产资料的浪费和对环境的污染；5)可制得小于50nm的WC-Co粉末，并可达到20~40nm的粒度范围。(3)原位渗碳还原法 该方法的关键是将钨酸和钴盐溶解在有机物溶液中，经干燥后移至气氛炉内于800~9000C的温度范围内，由90%Ar — 10%H2的混合气体直接还原碳化成WC-Co粉体，制得粉体的晶粒度为50~80nm。该方法的创新之处在于利用聚合物作为原位碳，直接由H2 —步将前驱体还原成纳米单相WC-Co粉体，无需碳化过程。原位渗碳还原法可减少扩散长度，是一种很有吸引力的大规模生产方法。工艺过程中，烧结温度、气氛以及作为催化剂的少量醋酸钴添加剂对纳米WC-Co的形成均有影响。该方法的不足之处是在最终产品中仍可发现未分解的聚合物或游离碳，进而使产品性能受到影响。(4)等离子体法 等离子体化学气相沉淀制备碳化物是一种广泛采用的方法。通过等离子体产生热源，温度可高达4000~500(TC，原料在此温度下分解并反应、合成产生。目前，产生热源的方式主要有:直流等离子体，高频热等离子体，直流和高频热相结合产生等离子体。制备纳米碳化物采用的原料一般是W，WC，或WO3，利用014作为碳源，主要生成WC*W2C。龟山哲也等的研究表明:当CH4/WC的摩尔比大于15时，得到WC1I含量为90wt%~95wt%，WC1I粉体比表面积为34m2/g，相当于10nm。透射电镜观察WCh颗粒尺寸为5~20nm，分散性良好。由于CH4成本高，根据C一H平衡图，CH4在高温下分解。在2000~4000K，主要产物为C2H2,随温度增加碳原子浓度增加。因此有人提出用C2H2代替高成本的CH4。该方法的缺点是不易维持等离子流的持续稳定，如果等离子流不能持续稳定则不能保证原料的蒸发和反应充分进行。( 5 ) 一次还原/碳化法` 此工艺由美国Rutgers大学开发。将气相混合物H2/CO(摩尔比为2: I或1:1)通过加热温度超过70(TC的钨酸铵或氧化钨前驱体粉末，然后一步还原碳化制得纳米碳化钨(<10nm)。此工艺的关键步骤是控制好加热速率，使其足够慢从而保证还原和碳化动力学过程的平衡。理想的反应过程是前驱体粉末里的O原子被H2还原后，立即被CO碳化。对于大多数前驱体粉末，加热速率约2V Mn比较理想。这种方法简化了过程。也可用化学沉淀法制备钨-钴氧化物超细粉末。以该粉末为原料，在H2和含碳气体条件下，采用低温连续还原碳化工艺制备出了平均粒度为0.1 μ m左右、主相含量为WC-23%Co且游离碳少于0.1%的WC-Co复合粉未。(6)溶胶凝胶法 其基本原理是将易水解的金属化合物在某种溶剂中与水或其它物质发生反应，经水解与缩聚过程逐渐凝胶化，在经干燥、煅烧和还原等后处理得到所需的材料。其基本反应有水解和聚合反应，可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单、多组分混合物(分子级混合)。Srikanth、Raghunathan等人用溶胶一凝胶法制备了多种纳米晶鹤基合金复合粉末，如W-Mo，ff-Cu, WC-Co粉末。以制取纯钨为例，首先将Na2WO4.2H20晶体加入到0.lmol/L的盐酸中进一步酸化并加热到298~330K之间，控制化学合成条件如pH值等，便可得到凝胶状的钨酸前驱体，干燥后进行还原即可得到钨粉。制备多种元素的纳米晶钨基复合粉末的方法与此类似，它是将多种金属盐溶液混合。用该方法制备的纳米晶粉末结构单一，化学控制精确，操作较为简单，成本也较低廉，但由于工艺过程较复杂，在批量生产时有较大困难。(7)共沉淀法 共沉淀(Coprecipitation)法通过偏鹤酸铵或鹤酸钠与氢氧化钴或醋酸钴的共沉淀反应得到前驱体，再将前驱体置入H2中于600~700°C发生还原反应，继而在700°C的CO/CO2混合气体中直接碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米三氧化钨粉末的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将饱和钨酸铵溶液加热至65‑70℃，然后加入氯化铵，加入量为8‑13g/L，搅拌0.5‑1h；然后按次序分别加入酒石酸、乙二胺四丙酸和二乙醇胺，加入量分别为11‑14g/L、23‑32g/L和6‑9g/L，搅拌使之完全溶解并持续搅拌1‑2h；持续搅拌并加入硝酸320‑380ml/L，形成钨酸凝胶；将凝胶置于加热炉中在140‑150℃干燥，升温速率1‑2℃/min，保温1‑2h，然后2‑3℃/min升温至340‑380℃保温2‑3h煅烧，最后球磨粉碎得到纳米三氧化钨粉末。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，王志，邵慧萍，张深根，何新波，柏景雷，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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