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    碳化钨粉的生产工艺

    时间:2015-10-16 12:03:52来源:本站人气:1283

         碳化钨粉的生产工艺主要为:将钨粉与高纯度炭黑混合,装入石墨舟中,然后推入高温炉中,在氢气?;て障?,于温度1300℃碳化。与还原钨粉不同的是:其温度更高,而且使用单管推舟炉(如图2.5.97所示)。钨粉的粒度,直接决定碳化钨粉的粒度(图2.5.98)。


          碳化钨粉冷却后,用球磨机、气流磨或者颚式破碎机等粉碎。粉碎工序只是将粉块中相互粘结的颗粒分散开,并不是用来调整粉末粒度。最后是将粉末合批(在双锥混料机中)和筛分。

          细颗粒碳化钨粉生产近年来,市场对粒度小于1μm碳化钨粉的需求正逐渐增加。但由于常规工艺生产细颗粒碳化钨粉效率非常低,促使人们开发新的生产工艺。

          东京钨公司采用对WO?直接碳化来生产细颗粒碳化钨粉代替传统工艺。目前该工艺已经广泛应用于工业规?;?。主要生产工序如下。

          1)将氧化钨和炭黑混合制成团粒。

          2)在回转炉中,于1600℃下加热反应生成碳化钨粉末,分为两个工序:首先是在氮气?;て障?,碳将聪还原成钨。接着在氨气?;は陆偬蓟猈C??梢陨隽6任?.1~0.7μm的碳化钨粉末。

          最近Dow化学公司已研究出另外一种直接碳化工艺来生产细颗粒碳化钨粉。

          1)WO?和炭黑的混合物通过一温度为2000℃左右的立式反应器落下,反应时间只有几秒钟,迅速生成W、W?C、WC和C的中间混合物。

          2)所得的中间混合物必须再次经过较传统的炭化工序。

           这些通过直接炭化工艺制得的粉末,其粒度在0.1~0.8μm之间,同常规工艺生产的最细粉末的粒度相同。

           粒度小于0.1μm(100nm)的粉末,即所谓的纳米粉,有两种生产工艺。一是由Nanodyne有限公司开发并推广的喷雾转化工艺。将钨与钴盐的水溶液“喷雾干燥”,然后还原,用混合气体H2-CH4,或CO2-CO,在流化床反应器中碳化,所得产品粒度较粗,约75μm。该产品为中空WC-Co复合粉末颗粒,其中的WC晶粒尺寸约30nm。这种产品必须经过球磨,才能得到可用于压制成形的粉末。

           二是由H.C.Starek开发的化学气态反应法(CVR),并已取得了专利。该工艺是基于金属卤化物和不同混合气体的气相反应,以制成纳米大小的粉末(5~50nm)。但这种工艺更适合于生产Ⅳ和Ⅴ族难熔金属的氮化物或碳化物(例如TiN)。

          粗粒碳化钨粉末生产常规的碳化钨粉生产工艺受碳化温度2000℃的限制。在此温度下,可使粒度50~100μm的钨粉碳化,但所得产品为多晶体。

          碳化钨单晶体在能同时溶解碳和钨的液相中可快速生长。溶剂法(又称粗粉工艺)是使碳化钨在辅助金属(如Fe)的溶液中形成。首先,钨精矿与Fe3O4、Al、CaC2或C混合物经过放热反应(通过启动器点燃)生成WC、Fe、CaO和AL?O?。然后,使反应温度达到2500℃,在60min内完成还原和碳化。为得到粉末状WC,用热盐酸将固态辅助金属溶解。然后,通过筛分可以获得所需粒度的WC粉末。用溶剂法生产的WC粉末,大部分为单晶多面体颗粒,大约含有0.2%的Fe,粉末粒度为-40目(大约400μm)。
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