CN104785791A - 制备掺钛钨粉的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制备掺钛钨粉的工艺，其包括将钨酸铵加入蒸馏水中加热溶解，再加入钛酸丁酯和异丙酯；再滴加盐酸溶液，磁力搅拌混合均匀；将混合溶液置于高压反应釜中加热反应；再冷却至室温后过滤，得到沉淀物；洗涤沉淀物，并烘干；将烘干的沉淀物放入马弗炉中灼烧，得到三氧化钨和氧化钛粉体；将三氧化钨和氧化钛粉体置于等离子反应室中，在该反应室内通过电离惰性气体形成高温等离子体，三氧化钨和氧化钛粉体被高温等离子体加热后在还原气氛下还原成钨钛粉。本工艺采用钨酸铵、钛酸丁酯、异丙酯与盐酸制备氧化钨和氧化钛后，通过等离子电弧法制备钨钛粉，在促使形核的同时也有效抑制了晶核的生长，制得的钨钛粉可达到纳米级。

Description

制备掺钛钨粉的工艺

技术领域

本发明涉及钛钨粉体的制备工艺。

背景技术

在钨钛的提取冶金中，金属钨和钛粉生产的重要性是显而易见的，钨钛粉的性能在很大程度上影响钨制品的性能。钨钛粉的质量是对钨钛和钨钛合金优越性能的保证，钨钛粉工业面临极大的挑战，它必须满足市场对它愈来愈高的要求，对钨钛粉的生产不仅有化学纯度方面的要求，而且也有物理性能和工艺性能方面的要求，特别是为满足一些特殊用途的超细钨钛粉的制备技术还有待解决。

生产钨钛粉的工艺很多，采用氧化钛和三氧化钨为原料通过氢还原反应制备钨钛粉是其中一种；传统的氢还原工艺流程是将原料焙烧得到的三氧化钨和氧化钛，再经过两个阶段还原得到钨钛粉，使用传统工艺制备钨钛粉存在下述问题：1、还原温度低，反应时间长，费时；2、采用管状还原炉，设备复杂，不节能；3、产品纯度低，较难连续化生产。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种制备时间短、容易实现规模化生产的制备钨钛粉的工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：制备掺钛钨粉的工艺，其包括以下步骤：

（1）将钨酸铵加入蒸馏水中加热溶解，再加入钛酸丁酯和异丙酯；

（2）再滴加盐酸溶液，磁力搅拌混合均匀；

（3）将混合溶液置于高压反应釜中加热反应；

（4）再冷却至室温后过滤，得到沉淀物；洗涤沉淀物，并烘干；

（5）将烘干的沉淀物放入马弗炉中灼烧，得到三氧化钨和氧化钛粉体；

（6）将三氧化钨和氧化钛粉体置于等离子反应室中，在该反应室内通过电离惰性气体形成高温等离子体，三氧化钨和氧化钛粉体被高温等离子体加热后在还原气氛下还原成钨钛粉。

作为优选，所述将钨酸铵（g）、钛酸丁酯（mL）、异丙酯（mL）、盐酸(g)的比为1：（0.15—0.2）：（0.5—1）：（0.1—0.15）；所述溶解温度为70℃--90℃。

作为优选，反应釜的加热温度为80℃--120℃，反应时间为20h—24h。

作为优选，洗涤时采用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤。

作为优选，烘干时采用50℃--70℃烘干8h—10h。

作为优选，在马弗炉中采用400℃--500℃的温度灼烧2h—4h。

作为优选，等离子反应室内以氩气为等离子工作气体，氢气为还原气氛；以三氧化钨和氧化钛粉体为正极，等离子喷枪为负极，通电后在正极和负极之间产生的电弧电离惰性气体，从而形成高温等离子体对三氧化钨和氧化钛粉体加热。

作为优选，通电时的工作电压为60v--90v，工作电流为400A--700A。

作为优选，对三氧化钨和氧化钛粉体的加热温度为1000℃--1800℃。

从以上技术方案可知，本工艺采用钨酸铵、钛酸丁酯、异丙酯与盐酸制备氧化钨和氧化钛后，通过等离子电弧法制备钨钛粉，由于钨钛粉与冷却介质之间有很大的温度差，在促使形核的同时也有效抑制了晶核的生长，制得的钨钛粉可达到纳米级；同时，本工艺工艺较简单，制备时间较短、容易实现规模化生产。

具体实施方式

下面结合实施例详细介绍钨钛粉的制备工艺，其按以下步骤进行：

首先，将钨酸铵加入蒸馏水中加热至70℃--90℃溶解，加入钛酸丁酯和异丙酯，再缓慢滴加盐酸溶液，室温在磁力搅拌下磁力搅拌后，将溶液置于高压反应釜中，把反应釜放入80℃--120℃的烘箱中反应20h—24h；反应后冷却至室温，过滤得到沉淀物，并用蒸馏水、无水乙醇反复洗涤沉淀物；其中，钨酸铵（g）、钛酸丁酯（mL）、异丙酯（mL）、盐酸(g)的比为1：（0.15—0.2）：（0.5—1）：（0.1—0.15）；所述溶解温度为70℃--90℃。

接着，将洗涤后的沉淀物放入50℃--70℃烘箱中干燥8h—10h；将烘干的沉淀物放入400℃--500℃的马弗炉中灼烧2h—4h，制得纳米三氧化钨和氧化钛超细粉体。

然后，将三氧化钨和氧化钛粉体置于等离子反应室中，等离子反应室内以氩气为等离子工作气体，氢气为还原气氛；以三氧化钨和氧化钛粉体为正极，等离子喷枪为负极，工作电压为60v--90v，工作电流为400A--700A，在正极和负极之间产生的电弧电离惰性气体，从而形成高温等离子体对三氧化钨和氧化钛粉体加热，加热温度维持在1000℃--1800℃之间，三氧化钨和氧化钛粉体被高温等离子体加热气化为蒸汽，高温蒸汽在还原气氛氢气的作用下还原成钨钛粉，并在以流动水为冷却介质的反应器夹层的冷却作用下，自发形核、凝聚形成掺钛钨粉的纳米颗粒，并沉降于收集装置中。

实施例1

取300g钨酸铵加入2L蒸馏水中，加热到70℃使钨酸铵溶解，再将45 mL钛酸丁酯和150 mL异丙酯加入到钨酸铵溶液中；将30g盐酸配置成溶液，缓慢滴加至上述溶液中，室温下磁力搅拌30min；搅拌均匀后置于内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，把反应釜放入80℃的烘箱中反应24h；反应后冷却至室温，过滤并用蒸馏水、无水乙醇反复洗涤沉淀物；所得沉淀放入50℃烘箱中干燥10h，再放入400℃的马弗炉中灼烧4h；然后粉体置于等离子反应室中，以工作电压为60v，工作电流为400A的条件产生的电弧电离氩气，等离子体对三氧化钨和氧化钛粉体加热温度维持在1000℃左右，得到的掺钛钨粉平均粒径为57nm。

实施例2

取300g钨酸铵加入2L蒸馏水中，加热到80℃使钨酸铵溶解，再将55 mL钛酸丁酯和200 mL异丙酯加入到钨酸铵溶液中；将36g盐酸配置成溶液，缓慢滴加至上述溶液中，室温下磁力搅拌30min；搅拌均匀后置于内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，把反应釜放入100℃的烘箱中反应20h；反应后冷却至室温，过滤并用蒸馏水、无水乙醇反复洗涤沉淀物；所得沉淀放入60℃烘箱中干燥9h，再放入450℃的马弗炉中灼烧3h；然后粉体置于等离子反应室中，以工作电压为75v，工作电流为600A的条件产生的电弧电离氩气，等离子体对三氧化钨和氧化钛粉体加热温度维持在1300℃左右，制得的掺钛钨粉平均粒径为38nm。

实施例3

取300g钨酸铵加入2L蒸馏水中，加热到90℃使钨酸铵溶解，再将60 mL钛酸丁酯和300mL异丙酯加入到钨酸铵溶液中；将45g盐酸配置成溶液，缓慢滴加至上述溶液中，室温下磁力搅拌30min；搅拌均匀后置于内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，把反应釜放入120℃的烘箱中反应20h；反应后冷却至室温，过滤并用蒸馏水、无水乙醇反复洗涤沉淀物；所得沉淀放入70℃烘箱中干燥8h，再放入500℃的马弗炉中灼烧2h；然后粉体置于等离子反应室中，以工作电压为90v，工作电流为700A的条件产生的电弧电离氩气，等离子体对三氧化钨和氧化钛粉体加热温度维持在1800℃左右，获得的掺钛钨粉平均粒径为30nm。

    上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (9)

1.制备掺钛钨粉的工艺，其包括以下步骤：

（1）将钨酸铵加入蒸馏水中加热溶解，再加入钛酸丁酯和异丙酯；

（2）再滴加盐酸溶液，磁力搅拌混合均匀；

（3）将混合溶液置于高压反应釜中加热反应；

（4）再冷却至室温后过滤，得到沉淀物；洗涤沉淀物，并烘干；

（5）将烘干的沉淀物放入马弗炉中灼烧，得到氧化钛和三氧化钨粉体；

（6）将氧化钛和三氧化钨粉体置于等离子反应室中，在该反应室内通过电离惰性气体形成高温等离子体，氧化钛和三氧化钨粉体被高温等离子体加热后在还原气氛下还原成钨钛粉。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述将钨酸铵（g）、钛酸丁酯（mL）、异丙酯（mL）、盐酸(g)的比为1：（0.15—0.2）：（0.5—1）：（0.1—0.15）；所述溶解温度为70℃--90℃。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：反应釜的加热温度为80℃--120℃，反应时间为20h—24h。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：洗涤时采用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：烘干时采用50℃--70℃烘干8h—10h。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：在马弗炉中采用400℃--500℃的温度灼烧2h—4h。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：等离子反应室内以氩气为等离子工作气体，氢气为还原气氛；以氧化钛和三氧化钨粉体为正极，等离子喷枪为负极，通电后在正极和负极之间产生的电弧电离惰性气体，从而形成高温等离子体对氧化钛和三氧化钨粉体加热。

8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：通电时的工作电压为60v--90v，工作电流为400A--700A。

9.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：对氧化钛和三氧化钨粉体的加热温度为1000℃--1800℃。