[发明专利]一种超粗均匀碳化钨粉的制备方法

说明书

本发明涉及一种超粗均匀碳化钨粉的制备方法，为了解决当前国内主流生产超粗碳化钨粉工艺存在的掺杂不均、碳化不完全、易产生异常粗大颗粒等问题，并进一步提高产品的均匀性和耐磨性；本发明通过对当前的碱金属掺杂氧化钨高温氢还原、高温碳化工艺进行改进，提出了一种通过氢还原、高能破碎、气流分级、高温碳化、再次气流分级等工艺制备得到超粗均匀的碳化钨粉的方法。采用本发明的超粗均匀碳化钨粉的制备方法，可以制备得到耐磨性更好、粒度分布更均匀的超粗碳化钨粉，所制碳化钨粉研磨态粒度大于6.0μm，在超粗晶硬质合金中的应用市场非常广阔。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种超粗均匀碳化钨粉的制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，工业化、信息化、城市化进程的不断加快，钢铁工业、汽车工业、矿山采掘、电子信息、交通运输及能源等产业对硬质合金的需求逐步增大，碳化钨作为硬质合金的主要原料，需求量也随之越来越大。超粗晶硬质合金属于一种新型的硬质合金。超粗晶硬质合金因其具有优异的热传导性、抗热冲击性和抗热疲劳性，被广泛应用于极端工况条件下软岩的连续开采与现代化公路、桥梁的连续作业，也可用于对韧性及抗热疲劳、抗热冲击性能要求较高的冲压模、冷镦模、轧辊等。随着中国经济的迅速发展，对超粗晶硬质合金的需求日益扩大。但目前超粗晶硬质合金产品性能主要受超粗晶碳化钨粉的性能的制约，而结晶完整、耐磨性高的超粗晶碳化钨是制备优质超粗晶硬质合金的关键原料。因此，如何制备得到综合性能优异、经济效益更好的超粗晶碳化钨是目前亟需解决的问题。

传统制造粗颗粒碳化钨粉工艺主要为钼丝炉高温还原和碳管炉高温碳化；90年代主要为氧化钨掺杂中温还原和高温碳化；添加钴、镍高温碳化，获取粗碳化钨粉；美国kennametallne公司开发的铝热法生产碳化钨和俄罗斯化学工艺研究院开发的钨精矿的“炉外”铝热还原法，直接从钨精矿生产碳化钨，其方法得到的金属相含碳化钨X光衍射分析证明，产品仅含碳化钨一个相，晶粒粗大；H.C.斯达克股份有限公司开发了一种通过在碱金属化合物存在下对氧化钨粉末进行还原和碳化处理，生产超粗粒单晶碳化钨及由此制备的硬质金属。以上部分方法生产的粗颗粒碳化钨粉普遍存在粒度不均匀，结晶不完整，细颗粒比较多，粒度分布范围宽等缺陷；此外，部分方法对设备要求高或对环境影响大，经济和环境效益差。

目前，国内外生产超粗晶WC粉的工艺主要有以下几种：一是采用高温还原高温碳化工艺制备超粗碳化钨粉，该工艺制备的超粗碳化钨粉晶粒发育较饱满、耐磨性好，但存在能耗高、设备损耗大等缺陷；二是采用碱金属掺杂氧化钨为原料制备超粗碳化钨粉，该工艺制备的超粗碳钨粉粒度较粗，但存在假性颗粒多、耐磨性差等缺陷。三是采用湿氢高温还原-高温碳化制备超粗碳化钨粉，该工艺制备碳化钨粉一次颗粒发育较好、耐磨性好，但存在设备要求高、湿氢气氛控制不稳定的缺陷。

当前国内主流工艺生产超粗碳化钨粉的工艺为碱金属掺杂氧化钨高温氢还原-高温碳化。但是此方法由于碱金属掺杂过程中易掺杂不均，导致碱金属分布不均，从而产生异常粗大颗粒，碳化过程中碳化不完全，碳化钨以W₂C(脆性相)的形式存在，最终使得碳化钨粉耐磨性降低。再者，现有的方法制备得到的碳化钨产品粒度偏细，不能很好的满足生产超粗碳化钨粉的需求。因此，目前的碱金属掺杂氧化钨高温氢还原-高温碳化制备超粗碳化钨粉的工艺有待进一步改进。

发明内容

为了解决目前碱金属掺杂氧化钨高温氢还原-高温碳化制备超粗碳化钨工艺存在的掺杂不均、碳化过程中碳化不完全、易生成W₂C相、得到的产品粒度偏细等诸多缺陷，本发明提供了一种改进的超粗均匀碳化钨粉的制备方法。本发明以氧化钨为原料，通过均匀掺杂方式制备了掺杂有碱金属元素的氧化钨，并通过氢还原、高能破碎、气流分级、高温碳化、再次气流分级等工艺制备得到超粗均匀碳化钨粉。

本发明提供一种超粗均匀碳化钨粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用掺杂装置进行氧化钨碱金属掺杂；

(2)将上述掺杂后的氧化钨原料进行氢还原步骤，制备得到超粗钨粉；