CN100486740C - 碳化钨或碳化钨-金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法。它依次包含如下步骤：(1)备料——将钨或钨、钴的氧化物配以适量碳源球磨混合后装入石墨舟皿；(2)入炉反应——将装料的石墨舟皿推入反应炉中于还原气氛下反应；(3)出炉检测——冷却后反应物出炉过筛后检测总碳、游离碳及氧含量，同时观测粒度分布等；(4)调整——检测结果不符合要求时应微调配碳或氧化物，再球磨混合，装舟入炉，于还原气氛下二次反应，冷却出炉后过筛、检测、包装。本发明之优点是工艺流程短、产品质量好、设备简单而效率高，能降低电耗、水耗及气体消耗，可用于生产1μm、0.8μm、0.6μm、0.4μm、0.2μm、0.1μm和更细的粉末，对硬质合金行业大有裨益。

Description

碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法

技术领域

本发明涉及碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法。

背景技术

目前生产碳化钨粉的方法都是两步法，即先用氢将钨的氧化物还原为钨粉，然后用钨粉配碳在高温下碳化成碳化钨粉，但该法并不能用于制出超细碳化钨粉；至于生产超细颗粒的碳化钨——金属钴复合粉末，虽有美国的NANODYNE公司实践在先，以及我国武汉理工大学探索在后，但前者的WC-C_o系分子级混合，在制造硬质合金时无法形成钴对碳化钨粉的完全包覆作用，结果导致晶粒长大，性能下降，而后者则显得工艺过于繁杂，离实际推广应用尚有一段距离。

发明内容

本发明的目的是弥补已有技术的不足之处，提出一种碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的制备方法即用碳直接还原碳化法。

本发明涉及的碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法，其特征在于该制备方法依次包含如下步骤：

(1)备料——取一定量钨的氧化物或钨的氧化物与钴的氧化物，其纯度均为99％，并依与钨的氧化物或钨的氧化物与钴的氧化物反应生成碳化钨或碳化钨—金属钴所需理论碳量的70～125％配以碳源，使用球磨机球磨2小时后将混合料装入石墨舟皿；

(2)入炉反应——将装有混合料的石墨舟皿推入900～1850℃的高温钼丝管式炉或单管推舟高温炉中，于还原气氛下反应0.5～6小时；

(3)出炉检测——反应物在炉中冷却带冷却0.5～1小时，出炉过80目筛以除去部分机械杂质后检测其中的总碳、游离碳及氧含量，其中的总碳应在6.12～6.25重量％，游离碳应在0.1～0.2重量％之间，氧含量小于等于0.25重量％；

(4)调整——当所制产物是碳化钨粉而检测结果又不符合要求时，应对产物微调配碳或钨的氧化物，而当产物是碳化钨—金属钴粉时，则微调中还需补配合金工艺要求金属钴量的钴的氧化物或补配合金工艺要求的钨的氧化物，或补配还原钴的氧化物为金属钴和还原钨的氧化物为碳化钨所需的碳量，调整后的物料再行球磨混合0.5～2小时，在气体保护下于900～1850℃的高温钼丝管式炉中再反应0.5～6小时，冷却后球磨、过筛、检测、包装。

具体所用原料中，钨的氧化物从三氧化钨、兰色氧化钨、紫色氧化钨、仲钨酸铵和偏钨酸铵中选取一种或两种，钴的氧化物是四氧化三钴，碳源则从石墨粉、冶金碳黑、聚丙烯腊中选择1～2种；而所述的入炉反应的还原气氛是氢气、氮气、氩气、一氧化碳中的1～2种。

反应过程依如下方程式进行——

具体实施方式

例一：按质量比20：5称取三氧化钨(纯度99％)和石墨粉，球磨混合2小时并用石墨舟皿装好后，在H₂保护气氛下推入1300℃的单管推舟高温炉中反应1小时，随即在炉子的冷却带中冷却1小时至反应物接近室温，出炉过80目筛，分析反应物中的总碳、游离碳、氧含量，必要时微调补碳或补三氧化钨，再球磨混合1～2小时，装入石墨舟皿，在氢气保护下的高温钼丝管式炉中于1300℃下反应5小时，随炉冷却出料后球磨过筛，分析检测后所得产物平均粒度为0.4μm左右，总碳为6.12～6.25重量％，游离碳在0.1～0.2重量％之间，含氧量小于等于0.25重量％；以北京SSA-3600比表面仪测产物的平均粒度后，再用扫描电镜观测平均粒度及颗粒形貌，结果完全符合单相、单晶的要求。

例二：按质量比20：12：6称取三氧化钨、四氧化三钴和冶金碳黑，然后按例一所述步骤依次进行。入炉反应时的炉温为1300℃，用氢气还原气氛保护，反应时间2小时，在炉中冷却时间1小时；检测后对物料微调配碳及四氧化三钴，球磨混合2小时在氢气保护下于1300℃的高温钼丝管式炉中再反应2小时，冷却出料后球磨过80目筛，检测结果完全符合要求，平均粒度为0.4μm，是超细碳化钨—金属钴复合粉。

综上所述，本发明的方法具有工艺流程短、产品质量好、设备简单而效率高以及电耗、水耗及氢气耗量低等优点，可用于生产1μm、0.8μm、0.6μm、0.4μm、0.2μm、0.1μm甚至更细的粉末，于硬质合金行业大有裨益。

Claims (3)

1、碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法，其特征在于该制备方法依次包含如下步骤：

(1)备料——取一定量钨的氧化物或钨的氧化物与钴的氧化物，其纯度均为99％，并依与钨的氧化物或钨的氧化物与钴的氧化物反应生成碳化钨或碳化钨—金属钴所需理论碳量的70～125％配以碳源，使用球磨机球磨2小时后将混合料装入石墨舟皿；

(2)入炉反应——将装有混合料的石墨舟皿推入900～1850℃的高温钼丝管式炉或单管推舟高温炉中，于还原气氛下反应0.5～6小时；

(3)出炉检测——反应物在炉中冷却带冷却0.5～1小时，出炉过80目筛以除去部分机械杂质后检测反应物总碳、游离碳及氧含量，其中的总碳应在6.12～6.25重量％之间，游离碳应在0.1～0.2重量％之间，氧含量小于等于0.25重量％；

(4)调整——当所制产物是碳化钨粉而检测结果又不符合要求时，应对产物微调配碳或钨的氧化物，而当产物是碳化钨—金属钴粉时，则微调中还需补配合金工艺要求金属钴量的钴的氧化物或补配合金工艺要求的钨的氧化物，或补配还原钴的氧化物为金属钴和还原钨的氧化物为碳化钨所需的碳量，调整后的物料再行球磨混合0.5～2小时，在氢气保护下于900～1850℃的高温钼丝管式炉中再反应0.5～6小时，冷却出炉后球磨、过筛、检测、包装。

2、根据权利要求1所述的碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法，其特征是，所用原料中钨的氧化物，是三氧化钨、兰色氧化钨、紫色氧化钨、仲钨酸铵和偏钨酸铵中选取一种或两种，钴的氧化物是四氧化三钴，碳源则从石墨粉、冶金碳黑、聚丙烯腊中选择1～2种。

3、根据权利要求1或2所述的碳化钨或碳化钨—金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法，其特征是，所述的入炉反应的还原气氛是氢气、氮气、氩气、一氧化碳中的1～2种。