论文部分内容阅读
钨具有一系列优异的物理化学性能，广泛应用于航天航空、电子工业、汽车行业、原子能等诸多领域。超细钨粉具有传统材料无法比拟的物理化学特性，被用于制备超细硬质合金和超细钨基合金等;球形钨粉流动性能好，且堆积密度大，广泛应用于热喷涂、多孔钨材料以及3D打印等粉末冶金工业，成为21世纪最为热门的新型材料之一。 本文通过优化传统工艺，分别采用氢还原法制备超细钨粉和共沉淀循环氧化还原法制备球形钨粉，并探讨了超细钨粉和球形钨粉的制备机理，其具有简单便捷无污染，成本低、还原效率高等优点。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热分析仪(TD-DSC)等分析检测技术表征了原料、中间产物、最终产物的物相、组成和微观结构。 氢还原法制备超细钨粉:在惰性气氛中研究仲钨酸铵的煅烧温度、煅烧时间等制备紫钨的工艺条件;研究紫钨的还原温度、还原时间、氢气流量、装舟量等工艺条件对钨粉粒度的影响，最终获得超细钨粉制备的最佳工艺参数:煅烧温度700℃，煅烧时间30min工艺条件下得到长3μm宽0.5μm的紫钨;紫钨在还原温度650℃，还原时间30min，氢气流量30ml/min，装舟量1g获得平均粒度60nm的超细钨粉，其比表面积7.87m2/g，W元素含量99.04％。根据Hillert理论的晶粒长大模型研究了钨晶粒长大机理，发现在还原温度650℃钨晶体长大主要是以挥发-沉积机制为主，晶粒长大的速率0.533nm/min;在700℃挥发沉积和扩散机制共同作用;在750℃及以上以扩散机制长大为主，晶粒长大的速率31.15nm2/min。 共沉淀循环氧化还原法制备球形钨粉:以钨酸铵为原料，通过研究酸种类、加入量和添加剂，共沉淀制备钨前驱体;研究前驱体的氧化温度和氧化时间对钨颗粒球形度的影响，利用循环氧化还原法制备球形钨粉，最终获得球形钨粉制备的最佳工艺参数:以1mol/L钨酸铵作为原料，18.4mol/L浓硫酸为沉淀剂，0.6mol/L的十二烷基硫酸钠为添加剂，制备出近球形的钨前驱体。在氧化温度900℃，氧化时间120min，还原温度750℃，还原时间60min，氢气流量30ml/min通过五次氧化还原制备出的球形钨粉。根据Image-Pro Plus软件计算得出每次氧化还原后钨粉的呈球率分别为:第一次53.51％、第二次63.03％、第三次78.16％、第四次79.10％、第五次81.12％。并研究发现循环氧化还原过程，有80％钨粉可优先氧化形成棱角消失的三氧化钨，再还原的钨粉具有遗传性继承氧化钨形貌特性，多次循环氧化还原后钨粉呈球率增加，获得球形或近球形的钨粉。