CN104338935A - 一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法 - Google Patents

一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104338935A
CN104338935A CN201410597674.4A CN201410597674A CN104338935A CN 104338935 A CN104338935 A CN 104338935A CN 201410597674 A CN201410597674 A CN 201410597674A CN 104338935 A CN104338935 A CN 104338935A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite powder
nano
solution
water
cobalt compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410597674.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104338935B (zh
Inventor
王玉香
文小强
周健
袁德林
郭春平
普建
周新华
陈佩琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GANZHOU NONFERROUS METALLURGICAL INSTITUTE
Original Assignee
GANZHOU NONFERROUS METALLURGICAL INSTITUTE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GANZHOU NONFERROUS METALLURGICAL INSTITUTE filed Critical GANZHOU NONFERROUS METALLURGICAL INSTITUTE
Priority to CN201410597674.4A priority Critical patent/CN104338935B/zh
Publication of CN104338935A publication Critical patent/CN104338935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104338935B publication Critical patent/CN104338935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及纳米复合材料的制备技术，特别是一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法。本发明包括以下步骤：第一步，溶液的配置；第二步，WC-Co复合粉前驱体的制备；第三步，纳米WC-Co复合粉的制备。本发明可以达到分子的均匀混合，制备出的WC-Co复合粉分散性好；简化了生产设备和工艺路线，无需使用H2、CH4、CO等有潜在危险的还原性气体或惰性保护气体，节约了成本。

Description

一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法
技术领域
本发明涉及纳米复合材料的制备技术，特别是一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法。
背景技术
纳米硬质合金同时具有高硬度和高强度的“双高”特性，彻底解决了传统硬质合金强度和硬度之间的矛盾，已经成为“难熔与超硬材料”领域各国科学家竞相研究的热点之一。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，如何获得分布均匀的纳米WC粉或纳米WC-Co复合粉仍是目前研究的热点。
近年来，随着发展的不断深入，对纳米WC-Co复合粉末的制备方法有了长足的进步和扩展，制备纳米WC-Co复合粉末的主要方法有机械合金化、热化学合成法、原位渗碳还原法、等离子体法、溶胶-凝胶法等，但这些方法都存在缺陷。机械合金化在制备过程中易引入杂质，粒径分布不均匀，粉末易于成团；热化学合成法就其碳化过程而言，工艺较复杂，不易准确控制碳量；原位渗碳还原法的不足之处是最终产品中仍可发现未分解的聚合物，进而产品受到影响；等离子体法不易维持离子流的持续稳定，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；溶胶-凝胶法工艺过程较为复杂，成本高，干燥时容易开裂，在批量生产时有较大困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其工艺更简单可靠、操作方便、制备的WC-Co复合粉分散性好、WC与Co的质量比可控。依本发明制备的复合粉可用于硬质合金块体和耐磨涂层等材料的制备，亦可作为梯度硬质合金材料制备的初始粉末原料，因此，本发明对高性能硬质合金材料的研究和开发具有非常重要的应用价值。
本发明的技术方案：一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，包括以下步骤：
第一步，溶液的配置：
按照化学计量比分别称取水溶性钴化合物、水溶性钨化合物、碳试剂，将水溶性钴化合物、水溶性钨化合物分别溶于去离子水配成钴化合物溶液和水溶性钨化合物溶液；向钴化合物溶液中加入浓氨水(含NH3质量百分含量25％～28％)，浓氨水摩尔量为钴化合物摩尔量的6～12倍，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+；然后向Co(NH3)6 2+络合物溶液中加入已经称量好的碳试剂并搅拌；
第二步，WC-Co复合粉前驱体的制备：
将配制好的水溶性钨化合物溶液缓慢加入到含碳试剂的Co(NH3)6 2+络合物溶液中形成混合溶液，再将混合溶液置于恒温水浴锅中在70℃～100℃水浴加热，并用电动搅拌器充分搅拌；沉淀均匀析出并吸附在碳试剂表面，过滤，洗涤，将沉淀物于80℃～200℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体；
第三步，纳米WC-Co复合粉的制备：
在真空气氛下，将WC-Co复合粉前驱体加热至400℃～700℃保温30min～100min，再加热至950℃～1200℃保温30min～200min，随炉冷却后即可获得纳米WC-Co复合粉。
一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，碳试剂也可以加到水溶性钨化合物溶液中再一起缓慢加入到Co(NH3)6 2+络合物溶液中形成混合溶液。一方面碳试剂可以作为碳化的碳源，另一方面碳试剂可以防止沉淀过程中沉淀颗粒之间的硬团聚。
一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，所述水溶性钴化合物为Co(NO3)2·6H2O、CoCl2·6H2O、CoSO4·7H2O中的任意一种或多种。
一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，所述碳试剂为淀粉、纳米炭黑、纳米活性炭中的任意一种或多种。
一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，所述水溶性钨化合物为偏钨酸铵、钨酸铵中的一种或两种。
反应机理为：利用过量的氨水与Co2+生成稳定的络合物，在水浴加热过程中，络合物与水溶性钨化合物的混合溶液均匀的析出含钨钴的复合沉淀。然后在真空气氛下，在加热过程中，钨钴复合沉淀分解为钨的氧化物和钴的氧化物，随着加热温度增加，这些氧化物与碳试剂逐渐反应，最后生成WC-Co复合粉。
本发明的积极效果：
1、在水溶液中混合Co(NH3)6 2+和水溶性钨化合物，然后在加热的情况下析出沉淀，可以达到分子程度的均匀混合。
2、在水溶液中加入碳试剂避免了已有方法在氧化物粉末中机械混合炭黑可能产生的微观分布不均匀现象，碳试剂同时可以防止沉淀之间的硬团聚，使得制备出的WC-Co复合粉分散性好。
3、简化了生产设备和工艺路线，无需使用H2、CH4、CO等有潜在危险的还原性气体或惰性保护气体，节约了成本。
4、随着炉内真空度的提高和温度的上升，反应在负压下进行，反应温度明显降低，可以有效地控制晶粒的长大。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，给出下面例子但不是对本发明的任何限制。
实施例1：
将74g六水硝酸钴、60.6g六水氯化钴溶于300ml去离子水配成钴化合物溶液，向钴化合物溶液中加入120ml浓氨水(含NH3质量百分含量25％～28％)，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+，向其中加入18.5g淀粉、23g纳米炭黑和22g纳米活性炭并搅拌，然后缓慢加入500ml偏钨酸铵溶液(含三氧化钨219g)，置于恒温水浴锅中在70℃下水浴加热，并用电动搅拌器充分搅拌，随着混合溶液的蒸发，沉淀均匀析出并吸附在纳米炭黑和纳米活性炭表面，过滤，洗涤，将沉淀物于90℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体。在真空气氛下，将该前驱体加热至450℃保温90min，进一步加热至1000℃保温150min，得到适合制备WC-15Co硬质合金的WC-Co复合粉末，用X射线粉末多晶衍射仪测得粉末晶粒尺寸为47.6nm。
实施例2：
将48.45g六水氯化钴溶于200ml去离子水配成氯化钴溶液，向氯化钴溶液中加入50ml浓氨水(含NH3质量百分含量25％～28％)，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+，向其中加入46.70g纳米炭黑并搅拌，然后缓慢加入500ml偏钨酸铵溶液(含三氧化钨222.56g)，置于恒温水浴锅中在90℃下水浴加热，并用电动搅拌器充分搅拌，随着混合溶液的蒸发，沉淀均匀析出并吸附在纳米炭黑表面，过滤，洗涤，将沉淀物于120℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体。在真空气氛下，将该前驱体加热至600℃保温60min时间，进一步加热至1050℃保温120min，得到适合制备WC-6Co硬质合金的WC-Co复合粉末，用X射线粉末多晶衍射仪测得粉末晶粒尺寸为52.8nm。
实施例3
将9.88g六水硝酸钴、8.08g六水氯化钴、9.54g七水硫酸钴溶于200ml去离子水配成钴化合物溶液，向钴化合物溶液中加入25ml浓氨水(含NH3质量百分含量25％～28％)，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+，然后缓慢加入400ml钨酸铵溶液(含三氧化钨110g)和200ml偏钨酸铵溶液(含三氧化钨119.66g)，再加入25g纳米活性炭、23.5g纳米炭黑，置于恒温水浴锅中在80℃下水浴加热，并用电动搅拌器继续充分搅拌，随着混合溶液的蒸发，沉淀均匀析出并吸附在纳米活性炭和纳米炭黑表面，过滤，洗涤，将沉淀物于180℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体。在真空气氛下，将该前驱体加热至650℃保温45min时间，进一步加热至1150℃保温90min，得到适合制备WC-3Co硬质合金的WC-Co复合粉末，用X射线粉末多晶衍射仪测得粉末晶粒尺寸为63.5nm。
实施例4
将118.53g六水硝酸钴溶于300ml去离子水配成硝酸钴溶液，向硝酸钴溶液中加入96ml浓氨水(含NH3质量百分含量25％～28％)，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+，然后缓慢加入800ml钨酸铵溶液(含三氧化钨208.35g)，再加入43.75g纳米活性炭，置于恒温水浴锅中在85℃下水浴加热，并用电动搅拌器继续充分搅拌，随着混合溶液的蒸发，沉淀均匀析出并吸附在纳米活性炭表面，过滤，洗涤，将沉淀物于150℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体。在真空气氛下，将该前驱体加热至550℃保温80min时间，进一步加热至1100℃保温120min，得到适合制备WC-12Co硬质合金的WC-Co复合粉末，用X射线粉末多晶衍射仪测得粉末晶粒尺寸为56.5nm。

Claims (6)

1.一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其特征是：包括以下步骤：
第一步，溶液的配置：
按照化学计量比分别称取水溶性钴化合物、水溶性钨化合物、碳试剂，将水溶性钴化合物、水溶性钨化合物分别溶于去离子水配成钴化合物溶液和水溶性钨化合物溶液；向钴化合物溶液中加入浓氨水(含NH3质量百分含量25％～28％)，浓氨水摩尔量为钴化合物摩尔量的6～12倍，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+；然后向Co(NH3)6 2+络合物溶液中加入已经称量好的碳试剂并搅拌；
第二步，WC-Co复合粉前驱体的制备：
将配制好的水溶性钨化合物溶液缓慢加入到含碳试剂的Co(NH3)6 2+络合物溶液中形成混合溶液，再将混合溶液置于恒温水浴锅中在70℃～100℃水浴加热，并用电动搅拌器充分搅拌；沉淀均匀析出并吸附在碳试剂表面，过滤，洗涤，将沉淀物于80℃～200℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体；
第三步，纳米WC-Co复合粉的制备：
在真空气氛下，将WC-Co复合粉前驱体加热至400℃～700℃保温30min～100min，再加热至950℃～1200℃保温30min～200min，随炉冷却后即可获得纳米WC-Co复合粉。
2.根据权利要求1所述的一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其特征是：碳试剂也可以加到水溶性钨化合物溶液中再一起缓慢加入到Co(NH3)6 2+络合物溶液中形成混合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其特征是：所述水溶性钴化合物为Co(NO3)2·6H2O、CoCl2·6H2O、CoSO4·7H2O中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其特征是：所述碳试剂为淀粉、纳米炭黑、纳米活性炭的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其特征是：所述水溶性钨化合物为偏钨酸铵、钨酸铵中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法，其特征是：优选方案为：将74g六水硝酸钴、60.6g六水氯化钴溶于300ml去离子水配成钴化合物溶液，向钴化合物溶液中加入120ml含NH3质量百分含量为25％～28％浓氨水，并不断搅拌，使Co2+完全生成Co(NH3)6 2+，向其中加入18.5g淀粉、23g纳米炭黑和22g纳米活性炭并搅拌，然后缓慢加入500ml含三氧化钨219g的偏钨酸铵溶液，置于恒温水浴锅中在70℃下水浴加热，并用电动搅拌器充分搅拌，随着混合溶液的蒸发，沉淀均匀析出并吸附在纳米炭黑和纳米活性炭表面，过滤，洗涤，将沉淀物于90℃烘干至恒重，得到WC-Co复合粉前驱体；在真空气氛下，将WC-Co复合粉前驱体加热至450℃保温90min，进一步加热至1000℃保温150min，得到适合制备WC-15Co硬质合金的WC-Co复合粉末。
CN201410597674.4A 2014-10-30 2014-10-30 一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法 Active CN104338935B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410597674.4A CN104338935B (zh) 2014-10-30 2014-10-30 一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410597674.4A CN104338935B (zh) 2014-10-30 2014-10-30 一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104338935A true CN104338935A (zh) 2015-02-11
CN104338935B CN104338935B (zh) 2017-01-18

Family

ID=52495864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410597674.4A Active CN104338935B (zh) 2014-10-30 2014-10-30 一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104338935B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104909758A (zh) * 2015-05-26 2015-09-16 北京科技大学 一种碳化锆粉末的制备方法
CN105018971A (zh) * 2015-07-20 2015-11-04 哈尔滨工业大学 一种由铁制备功能性的微纳结构枝状α-Fe基材料的方法
CN106825599A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 北京科技大学 一种添加晶粒长大抑制剂的WC‑Co纳米粉末的制备方法
CN108274005A (zh) * 2018-02-08 2018-07-13 合肥工业大学 一种以纳米WC-Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法
CN109972018A (zh) * 2019-05-10 2019-07-05 赣州有色冶金研究所 一种WC-Co-RE复合粉及其制备方法与应用
CN111699062A (zh) * 2018-02-14 2020-09-22 H.C.施塔克钨业股份有限公司 包含镀覆的硬质材料颗粒的粉末

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241638A (zh) * 1998-07-09 2000-01-19 浙江大学 纳米碳化钨－钴硬质合金的制造方法及设备
KR20030024174A (ko) * 2001-09-17 2003-03-26 한국야금 주식회사 환원-탄화법에 의한 나노 크기의 ＷＣ－Ｃｏ 복합 분말의제조 방법
CN102310199A (zh) * 2011-10-10 2012-01-11 西南大学 一种原位还原碳化制备WC-Co纳米复合粉的方法
CN103056377A (zh) * 2013-01-04 2013-04-24 湖南顶立科技有限公司 一种纳米碳化钨/钴复合粉末的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241638A (zh) * 1998-07-09 2000-01-19 浙江大学 纳米碳化钨－钴硬质合金的制造方法及设备
KR20030024174A (ko) * 2001-09-17 2003-03-26 한국야금 주식회사 환원-탄화법에 의한 나노 크기의 ＷＣ－Ｃｏ 복합 분말의제조 방법
CN102310199A (zh) * 2011-10-10 2012-01-11 西南大学 一种原位还原碳化制备WC-Co纳米复合粉的方法
CN103056377A (zh) * 2013-01-04 2013-04-24 湖南顶立科技有限公司 一种纳米碳化钨/钴复合粉末的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.F. ZAWRAH: "Synthesis and characterization of WC–Co nanocomposites by novel chemical method", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104909758A (zh) * 2015-05-26 2015-09-16 北京科技大学 一种碳化锆粉末的制备方法
CN105018971A (zh) * 2015-07-20 2015-11-04 哈尔滨工业大学 一种由铁制备功能性的微纳结构枝状α-Fe基材料的方法
CN105018971B (zh) * 2015-07-20 2017-09-12 哈尔滨工业大学 一种由铁制备功能性的微纳结构枝状α‑Fe基材料的方法
CN106825599A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 北京科技大学 一种添加晶粒长大抑制剂的WC‑Co纳米粉末的制备方法
CN108274005A (zh) * 2018-02-08 2018-07-13 合肥工业大学 一种以纳米WC-Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法
CN108274005B (zh) * 2018-02-08 2019-09-13 合肥工业大学 一种以纳米WC-Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法
CN111699062A (zh) * 2018-02-14 2020-09-22 H.C.施塔克钨业股份有限公司 包含镀覆的硬质材料颗粒的粉末
CN109972018A (zh) * 2019-05-10 2019-07-05 赣州有色冶金研究所 一种WC-Co-RE复合粉及其制备方法与应用
CN109972018B (zh) * 2019-05-10 2020-07-07 赣州有色冶金研究所 一种WC-Co-RE复合粉及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN104338935B (zh) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104338935A (zh) 一种简单快速制备纳米WC-Co复合粉的方法
CN109956463A (zh) 一种碳纳米管及其制备方法
CN110124691B (zh) 一种花粉碳骨架负载生长二硫化铼光电材料的制备方法
CN104134806A (zh) 一种自下而上制备掺氮石墨烯/金属复合物的方法及其产品和应用
CN108480655B (zh) 一种碳载金属钨纳米颗粒
CN108031856B (zh) 高钴纳米/超细WC-Co复合粉末的制备方法
CN103056381A (zh) 一种纳米碳化钨/钴复合粉末的制备方法
CN103056377A (zh) 一种纳米碳化钨/钴复合粉末的制备方法
CN108543952A (zh) 一种前驱体法合成wc基纳米复合粉末的方法
Yao et al. A novel synthetic route to transition metal phosphide nanoparticles
Ryu et al. Synthesis of ZnWO4 nanocrystalline powders, by the polymerized complex method
CN114751387A (zh) 一种高效制备氮化硼纳米片的方法
CN108500282B (zh) 一种碳载金属钨纳米颗粒的制备方法
CN112609197A (zh) 一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法
Hou et al. The phase transition of W-doped VO2 nanoparticles synthesized by an improved thermolysis method
CN113798504B (zh) 3d打印用稀土氧化物弥散增强钨粉的制备方法
CN108928822B (zh) 气态还原氧化钼制备碳化钼的方法
CN108654660B (zh) 一种碳化钒/碳纳米管复合材料、制备方法及其在水裂解产氢方面的应用
Zhao et al. Effects of additives on synthesis of vanadium carbide (V8C7) nanopowders by thermal processing of the precursor
CN104493190A (zh) 一种石墨/碳化铁/铁纳米复合材料的生产方法
CN109622044A (zh) 一种高效析氢催化剂材料、制备方法及应用
CN108085557B (zh) 纳米碳管增强碳化钨-钴-碳化钒硬质合金的制造方法及设备
CN107746057B (zh) 一种超细碳化钼的制备方法
KR101840111B1 (ko) 탄소나노튜브의 제조방법
JP2011011956A (ja) カルコパイライト系微粒子、及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant