CN114850486A - 一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，具体包括以下内容：S1、将三氧化钨在氢还原炉中还原得到低氧含量的氧化钨WOX，其中x的范围为2～3；S2、将步骤S1中得到的低氧含量氧化钨过筛，去除残留在氧化钨粉末中的水；S3、将步骤S2中过筛后的低氧含量氧化钨在氢还原炉中还原成钨粉；S4、将步骤S3中得到的钨粉进行过筛与合批。本发明提供的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，生产出的亚微细钨粉球形度高、形貌均匀、结晶完善、粒度分布集中、氧含量低。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言涉及一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法。
背景技术
亚微细WC-Co硬质合金主要用于棒材、钻头等切削类硬质合金产品，其晶粒度一般为0.5～1.0μm。其中亚微细钨粉作为其主要原料，直接决定了后端产品质量。目前生产亚微细钨粉最主要的技术路线是在推舟式还原炉中利用氢气还原氧化钨得到钨粉。在现有工业技术条件下，为了使钨粉粒度小于1μm，必须采用低温、干氢、低料层厚度的还原条件，以抑制氧化钨在还原过程中的挥发沉积效应，避免钨粉颗粒长大。但正是由于以上限制条件抑制了钨粉的结晶生长，使钨粉一次颗粒结晶不完善，近球形颗粒比例少，并导致相同粒级下的钨粉氧含量和比表面积高、粒度分布宽等问题。例如：图1为现有工业技术条件下，推舟式还原炉生产0.6μm粒级亚微细钨粉的典型扫描电镜照片。仅有约一半的颗粒为近球形的一次颗粒，存在粘连在一起较大的二次颗粒、平面状形貌和团聚在一起的100nm以下超细颗粒形貌，甚至保留了紧实的氧化钨伪晶团聚。这些形貌缺陷使钨粉结晶程度低，比表面积和氧含量高，粒度分布不集中，其比表面积、氧含量和粒度分布的典型范围为表1所列。
表1现有技术生产的0.6μm钨粉的典型物理化学指标
以上缺陷均对钨粉的及碳化钨粉的质量造成不利影响。目前，研究者们开发不同的方法针对以上缺陷进行改善。例如：
在专利《一种高性能纳米级及超细钨粉的制备方法》(公开号CN1593822A)中，以紫钨为原料的技术路线可以生产出超细钨粉，以该种技术生产的超细钨粉，钨粉颗粒发育较为完善，显微形貌均匀，但存在硬团聚数量较多，粒度分布呈双峰态的缺点。
工业中一些钨粉生产厂家采用回转炉生产钨粉，相比于传统推舟式还原炉，其优点在于钨粉结晶较为完善，呈近球形一次颗粒，氧含量和比表面积低，但以此技术生产的钨粉团聚非常严重，粒度分布同样呈双峰分布。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，生产出的亚微细钨粉球形度高、形貌均匀、结晶完善、粒度分布集中、氧含量低。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，所述制备方法具体包括以下内容：
S1、将三氧化钨在氢还原炉中还原得到低氧含量的氧化钨WOX，其中x的范围为2～3；
S2、将步骤S1中得到的低氧含量氧化钨过筛，去除残留在氧化钨粉末中的水；
S3、将步骤S2中过筛后的低氧含量氧化钨在氢还原炉中还原成钨粉；
S4、将步骤S3中得到的钨粉进行过筛与合批。
进一步地，步骤S1中，还原时间为2～4小时，还原温度为500～600℃，反应方程式为WO3+(3-x)H2→WOx+(3-x)H2O。
进一步地，步骤S1中，所述氧化钨WOX中x的范围为2～2.5。
进一步地，步骤S1中，所述三氧化钨为粗晶三氧化钨，其费氏粒度大于15μm，-325目筛下物的比例小于50％。
优选地，步骤S1中，所述三氧化钨为以连续结晶工艺生产的仲钨酸铵经过煅烧后得到的三氧化钨。
进一步地，步骤S2中，将步骤S1中得到的低氧含量氧化钨进行80目过筛。
进一步地，步骤S3中，还原温度为600～800℃，反应方程式为WOx+xH2→WOx+xH2O；得到的钨粉费氏粒度<1μm。
进一步地，步骤S3中，所述氢还原炉为五带氢还原炉。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，具有以下几点优势：
(a)结晶完善，相同粒级的情况下氧含量和比表面积更低；
(b)扫描电镜下观察钨粉颗粒呈近球形，粒度非常均匀；
(c)激光粒度分布正态集中，同粒级的情况下D50、D90和SPAN值较低。
附图说明
图1现有技术生产的亚微细级钨粉的SEM照片。
图2和图3为实施例1生产得到的0.6μm钨粉的SEM照片。
图4和图5为实施例2生产得到的0.8μm钨粉的SEM照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
将费氏粒度为18μm的三氧化钨在氢还原炉中以500℃的温度还原4个小时，得到低氧含量氧化钨，经氢损法测定其化学成分为WO2.7。将WO2.7过筛后，在五带氢还原炉中还原成钨粉，五个加热带温度分别为650℃、700℃、750℃、800℃、850℃。得到粒度为0.6μm的钨粉，其扫描电镜形貌和检测指标如图2、3和表2所示。
表2实施例1生产得到的0.6μm钨粉的检测指标。
| 比表面积(BET) | 1.7m<sup>2</sup>/g |
| 氧含量 | 0.14％ |
| 激光粒度D10 | 0.37μm |
| 激光粒度D50 | 0.75μm |
| 激光粒度D90 | 1.52μm |
| 粒度分布宽度SPAN | 1.53 |
实施例2
将-325目比例为30％的三氧化钨在氢还原炉中以600℃的温度还原2个小时，得到低氧含量氧化钨，经氢损法测定其化学成分为WO2.0。将WO2.0过筛后，在五带氢还原炉中还原成钨粉，五个加热带温度分别为750℃、770℃、790℃、820℃、850℃。得到粒度为0.8μm的钨粉，其扫描电镜形貌和检测指标如图4、5和表3所示。
表3实施例2生产得到的0.8μm钨粉的检测指标。
| 比表面积(BET) | 1.6m<sup>2</sup>/g |
| 氧含量 | 0.13％ |
| 激光粒度D10 | 0.41μm |
| 激光粒度D50 | 0.83μm |
| 激光粒度D90 | 1.63μm |
| 粒度分布宽度SPAN | 1.47 |
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (8)
1.一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下内容：
S1、将三氧化钨在氢还原炉中还原得到低氧含量的氧化钨WOX，其中x的范围为2～3；
S2、将步骤S1中得到的低氧含量氧化钨过筛，去除残留在氧化钨粉末中的水；
S3、将步骤S2中过筛后的低氧含量氧化钨在氢还原炉中还原成钨粉；
S4、将步骤S3中得到的钨粉进行过筛与合批。
2.如权利要求1所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S1中，还原时间为2～4小时，还原温度为500～600℃，反应方程式为WO3+(3-x)H2→WOx+(3-x)H2O。
3.如权利要求1或2所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述氧化钨WOX中x的范围为2～2.5。
4.如权利要求1所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述三氧化钨为粗晶三氧化钨，其费氏粒度大于15μm，325目筛下物的比例小于50％。
5.如权利要求4所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述三氧化钨为以连续结晶工艺生产的仲钨酸铵经过煅烧后得到的三氧化钨。
6.如权利要求1所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S2中，将步骤S1中得到的低氧含量氧化钨进行80目过筛。
7.如权利要求1所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S3中，还原温度为600～800℃，反应方程式为WOx+xH2→WOx+xH2O；得到的钨粉费氏粒度<1μm。
8.如权利要求1所述的一种粒度分布集中的低氧含量亚微细钨粉的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述氢还原炉为五带氢还原炉。
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