[发明专利]一种制备球形碳化钨粉末的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种热喷涂高新粉体材料的制备方法，具体涉及一种制备球形碳化钨粉末的方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，硬面材料的发展十分迅速，特别是其应用技术的不断发展，如HVOF法(超音速热喷涂)、PTA法(等离子喷涂)等，对硬面材料的特性及使用性能提出了新的要求，而球形碳化钨粉末作为一种重要的热喷涂材料，正在电子信息、冶金、机械等各行业中发挥着越来越重要的作用。

与普通多角状碳化钨粉末相比较，球形碳化钨粉末具有显著的特点。球形碳化钨粉末的化学成分稳定，硬度高，显微组织为细等轴树枝状，无过共晶和亚共晶。使用时不存在应力集中和微裂纹，没有尖锐边角，具有比破碎粉末更高的韧性和耐磨性。同时，球形碳化钨粉末结构均匀致密，利于堆焊和热喷涂，使得涂敷材料具有很高的抗磨损性和韧性，获得优良的使用性能。克服了传统铸造碳化钨粉末化学成分不稳定、杂质含量高、组织结构不均匀、显微硬度低、耐磨性差等缺点。

目前国内外对铸造碳化钨粉末的研究侧重于两个方面：国内主要集中在传统生产工艺的改进，尽可能得到形状较为规则、组织结构为细等轴树枝状的铸造碳化钨粉末。国外正在研究通过一些特殊技术来制备球形碳化钨粉末，主要有以下几种：

1. 离心旋转法：以钨粉为原料，在盘磨机内与碳黑混合均匀。然后，将混合物连续供应到水冷铜坩埚内，利用电弧将其熔化，制备出熔融的铸造碳化钨。通过喷嘴把坩埚内的液态铸造碳化钨喷至凹状面水冷旋转台或旋转管上，根据产品粒度要求按一定速度旋转，通过离心力分散成液滴，然后让液滴自行收缩成球形颗粒，并让铸造碳化钨球粒从旋转台或旋转管自由落到水冷炉室底部。

2. 旋转雾化法：将钨、碳化钨、返回料和炭黑按铸造碳化钨共晶点的含碳量配制成混合料，由螺旋输送器的螺旋桨将混合料连续不断地推向混合料出口。利用电极产生的电弧在熔炼室内形成3000℃以上的高温将混合料于短时间内熔化，发生分解和吸碳化学反应，形成熔融的WC和W2C。熔融液在重力作用下连续不断地滴落到带有水冷夹套的高速旋转圆形台上。依靠离心力将熔融液分散成许多细小的液珠，沿切线方向向四周飞溅，并以极快的速度冷却和结晶，最后落入冷却贮存室。该方法生产能力小，温度等控制难度较大，生产效率较低。

3. 离心旋转冷凝法：往球磨后的钨粉和碳黑混合物（碳的质量分数为3.5～4.2％）中加入粘结剂，压制成边长为10～30mm的方形横截面或直径40～70mm的圆形横截面、长度约600mm的长条形，在合适的炉内于1500～2000℃下预烧，在氮气保护电弧中、电功率为45kW、熔融电流为500A、温度大于2700℃的条件下熔融。熔融的铸造碳化钨溶液滴落到旋转台或旋转盘上，在离心力作用下离散成液滴并快速冷凝成球形颗粒，球形颗粒通过一闭锁装置将其卸出。该工艺流程长，产量低，生产效率较低。

4. 感应或电阻加热球化法：感应加热或电阻加热球化技术采用常规铸造碳化钨为原料，在超高温球化设备上实现高温熔化并快速冷凝球化，通过控制温度、原料粒度、粒度组成、给料量、给料方式和筛分等，制备出多粒级球形铸造碳化钨粉。整个制备过程均需在惰性气体保护下进行。超高温下铸造碳化钨的分散控制难度大，工艺流程长，生产效率较低。

5. 气体雾化法：以钨粉和碳化钨粉为原料，按照一定的碳量要求进行配料混合；然后通过制团，按一定的速度加入高温熔炼气体雾化炉内，经过近3000℃的高温熔化后，熔液进入高温雾化区，在气体的高压强力冲击作用下，形成细小的液滴，液滴进入冷却区，依靠其表面张力快速冷却成球形碳化钨粉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉的、球化率高的制备球形碳化钨粉末的方法。

解决其技术问题所采用的技术方案是：制备球形碳化钨粉末的方法包括以下步骤：

（1）建立稳定运行的氩等离子体炬；

（2）利用携带气体将铸造碳化钨粉注入氩等离子体炬芯部的高温区加热；

（3））将加热后形成的碳化钨粉末颗粒液滴冷却固化形成球形碳化钨粉末；

（4）将气体抽离，收集球形碳化钨粉末；