[发明专利]纳米碳化钨粉末及其制备方法

说明书

本发明公开开一种纳米碳化钨粉末及其制备方法，包括有凝胶制备、氧化钨制备、氧化钨混合、氢气还原、粒度分级、配碳、中频碳化、气流破碎、合批等工序，1)采用纳米蓝色氧化钨与本发明方法制备得到的纳米氧化钨粉体进行混合，确保还原和碳化过程中不出现异常长大现象；2)采用H2还原确保钨粉的粒度控制和氧含量控制；3)采用气流分级设备对钨粉进行分级，去除可能存在的较细和较粗的钨粉颗粒，确保碳化的均匀性；4)采用犁刀配碳设备进行配碳并进行循环混合，确保配碳过程中炭黑与钨粉的均匀，使炭黑与钨粉充分接触。

技术领域

本发明涉及碳化钨领域技术，尤其是指一种纳米碳化钨粉末及其制备方法。

背景技术

硬质合金顶锤和压缸是生产人造金刚石装置的重要组成部件，并且在金刚石合成的过程中承受高温高压的交变载荷，其寿命的长短直接决定着金刚石合成的生产成本。随着高端制造业朝着高速、高效、高精和高智能化等方向的不断发展，特别是轨道交通装备、新能源汽车、工业机器人、深海钻探装备和航空航天等高端制造业的发展，金刚石刀具行业也得到了蓬勃的发展，使用量越来越大。

正常情况下硬质合金顶锤和压缸材料需要有高硬度和抗压性能，其硬度HRA≥85，承压5000MPa以上，同时需要高强度以及高韧性，硬质合金顶锤和压缸在工作时斜面需承受较大的拉应力35kg/mm²；另外还需要耐高温和耐磨耐蚀性，在合成金刚石的过程中C元素转变温度约为2000℃，所添加的触媒既要利于合成进行又不能与顶锤发生反应。

用于生产硬质合金顶锤和压缸的主要原材料是高性能碳化钨粉，碳化钨粉末的粒度均匀性、结晶形貌、碳含量控制精度、松装密度等性能指标直接影响到硬质合金顶锤和压缸的上述技术指标，进而影响其使用寿命。一直以来，国内合成金刚石行业受制于硬质合金顶锤和压缸质量而得不到更好的发展，优质的金刚石刀具一直被国外商家垄断，严重影响了我国的经济发展。

经过试验和理论研究表明，若要获得高性能的硬质合金顶锤和压缸，首先必须要有高性能的碳化钨原材料，通过细化晶粒，改善结晶表面形貌，提高粉末粒度均匀性，控制碳含量精度、强化碳化钨粉末的松装密度等提高硬质合金顶锤和压缸的密度、韧性、抗弯强度，延长顶锤使用寿命，减少工作耗损，是一种硬质合金顶锤和压缸发展的必然趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种纳米碳化钨粉末及其制备方法，其能有效解决现有之碳化钨的制备过程中存在如粒度均匀性较差、存在夹粗、粉末表面形貌不良、松比偏小且不稳定、碳含量波动较大的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种纳米碳化钨粉末的制备方法，包括有以下步骤：

(1)凝胶制备：将柠檬酸溶于去离子水，加入仲钨酸铵，加热，搅拌直至凝胶形成；

(2)氧化钨制备：将凝胶干燥，煅烧，得到纳米氧化钨粉体；

(3)氧化钨混合：取纳米蓝色氧化钨与步骤(2)制得的纳米氧化钨粉体进行混合均匀，得到纳米混合氧化钨，纳米蓝色氧化钨与步骤(2)制得的纳米氧化钨粉体的质量比为1:1；

(4)氢气还原：将步骤(3)中的纳米混合氧化钨进行氢气还原，经还原后的得到的钨粉过300目筛网，取筛下物；

(5)粒度分级：将步骤(4)得到的钨粉在气流分级机中进行分级，经分级后所得碳化所需的钨粉；

(6)配碳：将步骤(5)的钨粉进行配碳计算，配碳所用的炭黑为纳米颗粒球形颗粒状炭黑，配碳计算需满足如下公式：

其中Q_C为炭黑的重量，X_C为碳化钨粉的目标总碳含量(％)，Q_W为钨粉的重量，X_O2为钨粉中氧含量(％)；