專利名稱：一種微/納米級(jí)高純鎢粉末的制備方法
一種微/納米級(jí)高純鴿粉末的制備方法 技術(shù)^域本發(fā)明涉及一種制備微/納米級(jí)高純鎢粉末的方法，屬于粉末冶 金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為最重要的熱發(fā)射和場(chǎng)發(fā)射材料，鎢和鎢合金被廣泛的用作x射線管、無(wú)線電電子管中的陰極材料；及電子顯微鏡，離子發(fā)生器，電子槍，電 弧焊接機(jī)，氣體放電管中的電極材料；電路板中的接頭，雷達(dá)和各種微電子中的 熱沉和封裝電子材料；電子工業(yè)集成電路板的微型鉆和計(jì)算機(jī)打印針頭，以及熱 離子能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和銫離子發(fā)動(dòng)機(jī)(用于太空探測(cè)器)中關(guān)鍵部件的代用材料。 此外，鉤重合金被廣泛用作動(dòng)能穿甲彈，具有放射性的貧化鈾合金的代用材料以 及火箭、宇航飛行器和核反應(yīng)堆的重要部件。為進(jìn)一步利用鎢的優(yōu)良理化特性， 拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，人們對(duì)減小其晶粒尺寸進(jìn)行了大量研究，研究表明納米鎢合金 材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的力學(xué)性能，Hogwwod M C和Bentley R.在"Tungsten Refractory Metal 1994, Proc. Int. Conf"中報(bào)道納米WC硬質(zhì)合金的最高抗彎 強(qiáng)度可達(dá)5000MPa，納米鎢基合金的最高拉伸強(qiáng)度可達(dá)1700MPa，相當(dāng)于傳統(tǒng)鎢基 合金的兩倍。釆用納米粉末所制備的W-Cu合金可以得到近全致密的合金，該合金 材料可廣泛的用作各種集成電路、可控硅等大功率微波器件的電子封裝、熱沉材 料，導(dǎo)熱率導(dǎo)電率大大提高，可以大大降低漏氣率。美國(guó)Rutgers大學(xué)B H Kear 和L E. McCandlish等人采用特殊噴涂技術(shù)，在噴涂過(guò)程中仍然保留WC—Co復(fù)合 粉末的納米結(jié)構(gòu)，因此使零部件的表面硬度從1220Kg/mm2提高到2260Kg/mm2，大 大提高了零部件的抗磨損性能。Magnusson M H和D印pert K.在J. Mater. Res. (2000， 15 (7) : 1564-1569) 報(bào)道采用熱分解羰基鉤可獲得單晶納米鎢粉，日本和美國(guó)也有專家報(bào)道可用氣體 蒸發(fā)法及等離子體法制備粒度小于30nm的高純納米鉤粉，但這些方法所采用的儀 器設(shè)備貴，原料成本高，工藝又不易控制，不適合規(guī)?；a(chǎn)。李強(qiáng)等在"稀有 金屬材料與工程"(2004， 33 (1) : 70-74)上報(bào)道用高能球磨法可以制備出晶 粒尺寸小于20nm、粉末顆粒尺寸在10-80mn的金屬轉(zhuǎn)粉體，該方法制備納米金屬 鎢粉具有產(chǎn)量高、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、制出的粉末晶粒尺寸細(xì)小等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是球 磨過(guò)程會(huì)引入雜質(zhì)使鉤粉受污染、粉末球形度不好，所得粉末易于團(tuán)聚且不易分 散，球磨能耗較高、噪音大。中國(guó)專利CN03150230.X公開(kāi)了一種用低溫超聲噴霧3熱轉(zhuǎn)換法制備納米級(jí)W03氧化物粉末，后兩段還原得超細(xì)鎢粉，再經(jīng)高速剪切粉碎 機(jī)破碎、真空烘干機(jī)干燥得到平均粒徑《80nm的納米鉤粉的方法，此法工序復(fù)雜， 噴霧熱轉(zhuǎn)換法顆粒易團(tuán)聚，裂解氣體污染空氣、設(shè)備噪音大，高速剪切粉碎機(jī)破 碎更易引雜。 發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有高純鉤粉末制備方法存在的不足，本發(fā)明提出一種微/納米級(jí)高純 鎢粉末的制備方法。一種微/納米級(jí)高純鉤粉末的制備方法，將鎢酸鹽溶解于去離子水中，加入過(guò) 量稀硝酸或鹽酸，使其全部生成黃色沉淀，靜止24h后用去離子水清洗、過(guò)濾沉 淀3-5次;加入濃度為15%的稀氨水使黃色沉淀全部轉(zhuǎn)化為透明膠體，加入氨水時(shí)需 1000-3000r/min攪拌機(jī)強(qiáng)力攪拌；加入占生成W03的質(zhì)量百分比0. 5-2%的聚乙二醇-1000或聚乙二醇-400作表 面活性劑，強(qiáng)力攪拌使其均勻溶解；加入到壓力為20-4(MPa、容積為0. 1-10L的反應(yīng)容器中并在120-200"C水熱 反應(yīng)12-48h，水熱反應(yīng)后的產(chǎn)品用去離子水或乙醇清洗、過(guò)濾3-5次，在50-60 "C下干燥，得到分布均勻的納米級(jí)氧化鉤前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末在600-80(TC下還原60-90分鐘，得到高純微/納米級(jí)鎢粉末。所述鉤酸鹽為偏鎢酸銨、鎢酸鈉或鎢酸鉀。采用本發(fā)明制備的微/納米鉤粉末具有粒度細(xì)、成分分布均勻、純度高的特點(diǎn)， 分散后的比表面粒度和粉末形貌分析粒度小于80mn，粉末的鎢晶粒度為20-30皿， 粉末呈球形或近球形，含氧量低于0.18%,鎢含量大于99.5%，此粉末具有良好 成形性和燒結(jié)活性。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:1、 將16克偏^K銨溶解于300ml去離子水中，加入過(guò)量稀硝酸，使其全部 生成黃色沉淀，靜止24h后用去離子水清洗、過(guò)濾沉淀3-5次；2、 加入濃度為15%的稀氨水使黃色沉淀全部轉(zhuǎn)化為透明膠體，加入氨水時(shí)需 1000-3000r/min攪拌機(jī)強(qiáng)力攪拌；3、 加入1.0wt.y。(以理論上生成W03的質(zhì)量百分比計(jì)算)聚乙二醇-400作表 面活性劑，強(qiáng)力攪拌使其均勻溶解4、 將上述膠體加入到壓力為20-40MPa、容積為0. 5L的反應(yīng)容器中并在150 。C水熱反應(yīng)24h，水熱反應(yīng)后的產(chǎn)品用去離子水或乙醇清洗、過(guò)濾3-5次， 在50-6(TC下干燥，得到一次顆粒粒度小于50nm、分布均勻的納米級(jí)氧化 鎢前驅(qū)體粉末；5、 將納米級(jí)氧化鉤前驅(qū)體粉末在600-800。C下還原90min，得到分散后的比 表面粒度和粉末形貌分析粒度小于80nm，粉末的鎢晶粒度為20-30nm，粉 末呈球形，含氧量低于0.18%、鉤含量大于99. 6%的高純納米級(jí)鎢粉末， 此粉末具有良好成形性和燒結(jié)活性。實(shí)施例2:1、 將16克鴇酸鈉溶解于300ml去離子水中，加入過(guò)量鹽酸，使其全部生成 黃色沉淀，靜止24h后用去離子水清洗、過(guò)濾沉淀3-5次；2、 加入濃度為15%的稀氨水使黃色沉淀全部轉(zhuǎn)化為透明膠體，加入氨水時(shí)需 1000-3000r/min攪拌機(jī)強(qiáng)力攪拌；3、 加入1. 5wt.% (以理論上生成W03的質(zhì)量百分比計(jì)算)聚乙二醇-1000作 表面活性劑，強(qiáng)力攪拌使其均勻溶解；4、 將上述膠體加入到壓力為20-40MPa、容積為1L的反應(yīng)容器中并在180°C 水熱反應(yīng)24h，水熱反應(yīng)后的產(chǎn)品用去離子水或乙醇清^先、過(guò)濾3-5次，在 50-6(TC下干燥，得到均勻分布的納米級(jí)氧化鉤前驅(qū)體粉末；5、 將納米級(jí)氧化鉤前驅(qū)體粉末在600-80(TC下還原60min，得到分散后的比表 面粒度和粉末形貌分析粒度小于70nm，粉末的鎢晶粒度為20-25nm，粉末 呈球形，含氧量低于0.18%、鎢含量大于99. 5%的高純納米級(jí)鎢粉末，此 粉末具有良好成形性和燒結(jié)活性。
權(quán)利要求
1. 一種微/納米級(jí)高純鎢粉末的制備方法，其特征在于將鎢酸鹽溶解于去離子水中，加入過(guò)量稀硝酸或鹽酸，使其全部生成黃色沉淀，靜止24h后用去離子水清洗、過(guò)濾沉淀3-5次；在攪拌條件下加入濃度為15％的稀氨水使黃色沉淀全部轉(zhuǎn)化為透明膠體；加入占生成WO3的質(zhì)量比0.5-2％的聚乙二醇-1000或聚乙二醇-400作表面活性劑，強(qiáng)力攪拌使其均勻溶解；加入到壓力為20-40MPa、容積為0.1-10L的反應(yīng)容器中并在120-200℃水熱反應(yīng)12-48h，水熱反應(yīng)后的產(chǎn)品用去離子水或乙醇清洗、過(guò)濾3-5次，在50-60℃下干燥，得到分布均勻的納米級(jí)氧化鎢前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末在600-800℃下還原60-90分鐘，得到高純微/納米級(jí)鎢粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述鉤酸鹽為偏鎢酸銨、 鎢酸鈉或鉤酸鉀。
全文摘要
一種微/納米級(jí)高純鎢粉末的制備方法。將鎢酸鹽溶解于去離子水中，加入過(guò)量稀硝酸或鹽酸，使其全部生成黃色沉淀，在攪拌條件下加入稀氨水使黃色沉淀全部轉(zhuǎn)化為透明膠體，加入表面活性劑，強(qiáng)力攪拌使其均勻溶解；進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)后的產(chǎn)品用去離子水或乙醇清洗、過(guò)濾，干燥，得前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末還原得到高純微/納米級(jí)鎢粉末。采用本發(fā)明制備的微/納米鎢粉末具有粒度細(xì)、成分分布均勻、純度高的特點(diǎn)，分散后的比表面粒度和粉末形貌分析粒度小于80nm，粉末的鎢晶粒度為20-30nm，粉末呈球形或近球形，含氧量低于0.18％，鎢含量大于99.5％，此粉末具有良好成形性和燒結(jié)活性。
文檔編號(hào)B22F9/24GK101259538SQ20071003450
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者劉文勝, 馬運(yùn)柱, 黃伯云 申請(qǐng)人:中南大學(xué)