1)配制掺杂钨粉:将原钨(WO2.9)粉及按钨粉重量百分比计,含 SIO2:0.2~0.6wt% 和 K2O:0.2~0.6wt% 的 H2SiO3 与KOH混合溶液及含Al2O3:0.02~0.1wt% 的Al(NO3)3 溶液置于搅拌器内,在50~60℃温度下混合3~5小时后,在100~200℃温度下干燥处理3~6小时,得掺杂兰钨粉;
2)还原处理:将掺杂钨粉装舟置于500~950℃温度及氢气氛下还原处理8~12小时,冷却后过100~200目筛、得掺杂钨粉;
3)酸洗:首先采用浓度为3~6wt% 的稀盐酸对掺杂钨粉酸洗30~60分钟,然后抽去上层清液,再加入浓度为3~6wt% 的氢氟酸,洗至粉料中Si含量≤250ppm、Al含量≤30ppm,然后在70~150℃温度下真空干燥不低于10小时,干燥后过160~200目筛分 散、除杂;
4)压坯:将3处理所得粉料在150~250MPa压力下压制成掺杂钨坯条;
5)预烧结:压制成的坯条置于舟皿中,在氢气氛及1100~1400℃温度下烧结30~60分钟;
6)垂熔烧结:将预烧结后的坯条置于垂熔炉内,在氢气氛及熔断电流的70~92%电流强度的条件下垂熔烧结10~25分钟后,随炉冷却,得未致密含钾钨条;
7)间接烧结:将6工序所得钨条置于中频炉或钨棒炉内,在氢气氛及2000~2300℃温度下烧结2~6小时,随炉冷却后即得目的物含钾金属钨条。
采用氢还原三氧化钨或仲钨酸铵的方法制备。用氢还原法制取钨粉的工艺过程一般分为两个阶段:阶段在500~700℃温度下,三氧化钨还原成二氧化钨;第二阶段在700~900℃温度下,二氧化钨还原成钨粉。还原反应常在管式电炉或回转式炉中进行。
还原钨粉的性能(如纯度、粒度、粒度组成等)主要取决于还原工艺。在管式炉中还原钨粉时,影响还原速度的主要工艺参数是还原温度、烧舟中氧化钨的装载量、烧舟移动速度、氢气流速及氢气中水分含量。随着还原温度的升高,钨粉的粒度变粗。
钨粉的制取除了氢还原法外,还有早期采用的氧化钨碳还原法,还原温度高于1050℃。用这种方法得到的钨粉纯度较低。此外,用金属铝、钙、锌等还原氧化钨的工艺研究工作亦在进行中。对于特殊应用而要求高纯度、超细粒度的钨粉,则发展了氯化钨氢还原法,得到的钨粉粒度可小于0.05μm。
工业生产可用氢气还原三氧化钨制得;或将仲钨酸铵用酸处理,再经熟分解得到三氧化钨,用氢气还原制得。
1.
氢气还原三氧化钨法:用氢气还原可分二个阶段进行,阶段将三氧化钨加热至550~800℃,用氢气还原,第二阶段还原在650~850℃时进行,制得钨粉成品。
2.
也可先将仲钨酸铵通氢或不通氢还原成蓝色氧化钨(蓝钨),再用氢还原成钨粉。钨粉的粒度、粒度组成是钨粉的重要质量指标。还原在管式电炉或回转式电炉内进行。
钨粉除了对杂质含量有一定的要求外,氧含量要控制在一定范围内。常用钨粉粒度一般为费氏平均粒度2~10μm。钨粉为多角形颗粒形状。此外,钨粉的比表面、松装密度、摇实密度等也在一定范围内变化。钨粉的性能对钨材的生产和钨粉末冶金制品的质量有直接的影响,特别是纯度和粒度的影响更为明显。钨粉是依据纯度和粒度以及不同的用途而分类的。
早生产钨粉是按化学纯度将氢还原钨粉分为三级;日本已制定了《钨粉及碳化钨粉》的工业标准(JISH2116-1979);英、法和前苏联等国均设有统一的钨粉国家标准。中国工业生产的钨粉于1982年制定了《氢还原钨粉的技术条件》(GB3458-82)。该标准规定了钨粉的性能和分类牌号.并对检验方法、验收规则、包装、运输和储存等项目都做了明确的规定。对于特殊用途和军工专用的钨粉,生产厂可根据用户要求试制生产。
钨钢(硬质合金)具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。