專利名稱：一種均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)^t涉及一種均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法。
背景技術(shù)：
W-Cu復(fù)合材料因具有良好的物理、力學(xué)性能，較強的抗燒蝕性、抗熱震性，以及 優(yōu)異的熱控和微波吸收性能等，被廣泛用于電接觸器、真空斷路器、熱沉材料等功能和 結(jié)構(gòu)器件中。在這些應(yīng)用中，常要求W-Cu材料具有較高的致密化程度和均勻的結(jié)構(gòu)以 提高其性能。然而對于以顆粒重排為燒結(jié)致密化主導(dǎo)機制的W-Cu體系來說，由于W、 Cu互不相溶，且兩者的密度相差較大，難以通過兩元素粉末均勻混合以獲得均勻化的 微觀結(jié)構(gòu)，同時由于兩組元熔點相差很大，要達到較高的燒結(jié)致密化程度同樣存在困難。
有研究表明細化原料粉體、改善成分的均勻性是改善其燒結(jié)性能的主要途徑。所以， 近年來，有關(guān)超細以及納米W-Cu粉體的制備及其燒結(jié)性能的研究引起了人們的重視。 然而通過將兩種金屬粉末機械混合方法制備超細且W、 Cu組分彌散分布的W-Cu復(fù)合 粉體仍較困難，而采用金屬氧化物粉末共還原法(流程如圖1所示)、噴霧干燥法等化 學(xué)合成法，雖然可以制得超細乃至納米級的W-Cu復(fù)合粉，但是由于W、 Cu在前驅(qū)體 中仍屬于有一定粒度的鎢、銅氧化物顆粒的機械混合物，因此其復(fù)合粉難以達到納米級 均勻彌散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種均勻彌散的納米級 W-Cu復(fù)合粉制備方法，該方法工藝簡單、設(shè)備投資少、過程控制簡便，適合于工業(yè)化 生產(chǎn)、所得的復(fù)合粉能達到納米級均勻彌散。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種均勻彌散的納米級W-CU復(fù)合粉制備方法，其特征在于
通過可溶性銅鹽的銅離子與可溶性鎢酸鹽中的鎢酸根離子作用形成難溶鎢酸銅鹽
從水溶液中析出，形成W、 Cu以分子混合的前驅(qū)體，再還原該前驅(qū)體獲得納米級W-Cu 復(fù)合粉。
所述的可溶性鎢酸鹽為鎢酸銨或鎢酸鈉，所述的可溶性銅鹽為氯化銅、硝酸銅、硫 酸銅或醋酸銅。
所述的銅離子可以012+或Cu(NH4) +的形式存在。 從水溶液中析出難溶鎢酸銅鹽的方法為沉淀或蒸發(fā)結(jié)晶。
所述的形成前驅(qū)體的過程為將可溶性鎢酸鹽和可溶性銅鹽化合物或溶液配制成的 母液直接沉淀或在水浴中加熱至80 10(TC然后保溫，母液中均勻析出沉淀物，將得到 的沉淀經(jīng)過濾清洗后干燥至質(zhì)量恒定，得到前驅(qū)體粉末。
從所述前驅(qū)體中采用直接氫還原方法獲得納米級W-Cu復(fù)合粉。
所述的直接氫還原方法為將前驅(qū)物放入硅棒還原爐中先在450'C通H2還原，再在 700-800 。C通H2還原。
所述的水溶液的PH值為3~10，優(yōu)選8~10。
所述的鎢酸根離子存在于鎢酸鹽溶液中，該鎢酸鹽溶液的濃度按W03計量為 60~360g/L，溶液中銅和鎢的mol比為2: 1-1: 1。
有益效果
本發(fā)明基于各種鎢酸根離子與銅離子能夠形成難溶的鎢酸鹽的原理，獲得W、 Cu 成分子級混合的化合物，因而提供了一種先制備W、 Cu分子級均勻混合的前驅(qū)體，再 還原得到W、 Cu復(fù)合粉的方法。本發(fā)明所涉及的均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備 方法，工藝簡單、設(shè)備投資少、過程控制簡便，適合于工業(yè)化生產(chǎn)、所得的復(fù)合粉能達 到納米級均勻彌散(具體實驗參數(shù)見實施例)。


圖1為金屬氧化物粉末共還原法制備W-Cu復(fù)合粉工藝流程圖； 圖2為本發(fā)明制備W-Cu復(fù)合粉的工藝流程圖； 圖3為本發(fā)明制備的W-Cu復(fù)合粉前驅(qū)體的X-衍射分析結(jié)果； 圖4為本發(fā)明制備的W-Cu復(fù)合粉的SEM照片。
具體實施例方式
下面參照附圖和實施例對本發(fā)明的實施進行說明。
圖l顯示了本發(fā)明的工藝流程，具體包括以下步驟
1、 以氨水溶解H2W04.2H20晶體制備(NH4) 2W04溶液或者市購商業(yè)Na2W04溶解 得到Na2W04溶液，其濃度按WO3計量為60-360g/1，再配制PH值為3-10的Cu (N03) 2溶 液(或者CuS04 、 Cu (AC) 2、 CuCl2溶液)，將兩種溶液混合；
2、 使上述混合溶液沉淀或蒸發(fā)結(jié)晶得到鎢酸銅沉淀物，將沉淀過濾清洗后在真空 干燥箱中80'C下干燥至質(zhì)量恒定，得到前驅(qū)體粉末；
3、 上述前驅(qū)體粉末在硅棒還原爐中先在45(TC通H2還原1小時，再在700-80(TC 通氫氣(H2)還原1小時，得到均勻混合的納米級W-Cu復(fù)合粉。
以下再以具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容
實施例1
以含WCb含量為60g/l的(NH4) 2W04溶液與PH為9的含氨012+溶液配制獲得 母液；將母液在水浴中加熱至8(TC，隨著溶劑的揮發(fā)，結(jié)晶到一定程度，母液中均勻 析出沉淀物，將得到的沉淀過濾清洗后在真空干燥箱中8(TC下干燥至質(zhì)量恒定，得到 前驅(qū)體粉末，X-衍射分析結(jié)果表明(附圖3)前驅(qū)體為鎢酸銅和堿式鎢酸銅的混合體； 將獲得的前驅(qū)體粉末在硅棒還原爐中先以450'C通H2還原1小時，再以70(TC通H2還 原1小時，得到W-Cu復(fù)合粉。所得W-Cu復(fù)合粉末的SEM圖片(附圖4)表明該前 驅(qū)體粉末還原制得的W-Cu復(fù)合粉顆粒細小均勻，顆粒形貌為近球形，其點掃描能譜、 面掃描能譜、100nm區(qū)域掃描能譜、200nm區(qū)域掃描能譜結(jié)果顯示均同時含有W、 Cu 組分，表明獨立的W、 Cu顆粒小于100nm，為納米混合粉。
為表征所制得W-Cu復(fù)合粉的均勻性，對其進行了六個不同位置、不同大小區(qū)域 的EDX分析，所得結(jié)果表明在這些不同區(qū)域內(nèi)的Cu、 W原子比分別1: 1.20至1: 1.27 之間，彼此非常接近，因此還原后獲得的W-Cu復(fù)合粉化學(xué)成分均勻。
實施例2
將W03含量為360g/l的Na2W04溶液與PH為3的CuCl2溶液混合后便析出沉淀物，將得到的沉淀過濾清洗后在真空干燥箱中8(TC下干燥至質(zhì)量恒定，得到前驅(qū)體粉末， 將前驅(qū)體粉末在硅棒還原爐中先以45(TC通H2還原1小時，再以80(TC通H2還原1小 時，得到W-Cu復(fù)合粉。所得W-Cu復(fù)合粉末的X-衍射結(jié)果、SEM結(jié)果表明復(fù)合粉達 到了納米均勻混合。
實施例3
以(NH4) 2W04 、 CuS04為原料，將WCb計量為120g/l的(NH4) 2 04溶液與 PH為10的012+溶液配制獲得母液；將母液在水浴中加熱至80°C，保溫1小時后，母 液中均勻析出沉淀物，將得到的沉淀過濾清洗后在真空干燥箱中8(TC下干燥至質(zhì)量恒 定，得到前驅(qū)體粉末，前驅(qū)體粉末在硅棒還原爐中先以45(TC通H2還原1小時，再以 70(TC通H2還原1小時，得到納米級W-Cu復(fù)合粉。
實施例4
以Na2W04 、 Cu (AC) 2為原料，將以WCb計量為60g/l的Na2W04溶液與PH為 9的Cu (AC) 2溶液配制獲得母液；將母液在水浴中加熱至80°C，保溫1小時后，母 液中均勻析出沉淀物，將得到的沉淀過濾清洗后在真空干燥箱中80'C下干燥至質(zhì)量恒 定，得到前驅(qū)體粉末；獲得的前驅(qū)體粉末在硅棒還原爐中先以45(TC通H2還原1小時， 再以70(TC通H 2還原1小時，得到納米級W-Cu復(fù)合粉。
權(quán)利要求
1、一種均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于通過可溶性銅鹽的銅離子與可溶性鎢酸鹽中的鎢酸根離子作用形成難溶鎢酸銅鹽從水溶液中析出，形成W、Cu以分子混合的前驅(qū)體，再還原該前驅(qū)體獲得納米級W-Cu復(fù)合粉。
2、 如權(quán)利要求1所述的均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于 所述的可溶性鎢酸鹽為鎢酸銨或鎢酸鈉，所述的可溶性銅鹽為氯化銅、硝酸銅、硫酸銅 或醋酸銅。
3、 如權(quán)利要求1所述的均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于， 所述的銅離子可以Cu"或Cu(NH4)2+的形式存在。
4、 如權(quán)利要求1所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于，從 水溶液中析出難溶鎢酸銅鹽的方法為沉淀或蒸發(fā)結(jié)晶。
5、 如權(quán)利要求1所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于，所 述的形成前驅(qū)體的過程為將可溶性鎢酸鹽和可溶性銅鹽化合物或溶液配制成的母液直 接沉淀或在水浴中加熱至80 100℃然后保溫，母液中均勻析出沉淀物，將得到的沉淀 經(jīng)過濾清洗后干燥至質(zhì)量恒定，得到前驅(qū)體粉末。
6、 如權(quán)利要求1所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于，從 所述前驅(qū)體中采用直接氫還原方法獲得納米級W-Cu復(fù)合粉。
7、 如權(quán)利要求6所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于，所 述的直接氫還原方法為將前驅(qū)物放入硅棒還原爐中先在450℃通H2還原，再在 700-800℃。C通H2還原。
8、 如權(quán)利要求1所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于，所 述的水溶液的PH值為2~10。
9、 如權(quán)利要求8所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征在于，所 述的水溶液的PH值優(yōu)選為8~10。
10、 如權(quán)利要求1~9任一項所述均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，其特征 在于，所述的鎢酸根離子存在于鎢酸鹽溶液中，該鎢酸鹽溶液的濃度按W03計量為 60~360g/L，溶液中銅和鴇的mol比為2: 1-1: 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備工藝，先分別制備鎢酸鹽和銅鹽溶液，再使用沉淀或結(jié)晶的辦法使鎢酸鹽溶液中的鎢酸根離子和銅鹽溶液中的銅離子以鎢酸銅鹽的化合物形式析出，從而形成W、Cu以分子混合的前驅(qū)體，再還原這種前驅(qū)體以獲得納米級W-Cu復(fù)合粉。本發(fā)明所涉及的均勻彌散的納米級W-Cu復(fù)合粉制備方法，工藝簡單、設(shè)備投資少、過程控制簡便，適合于工業(yè)化生產(chǎn)、所得的復(fù)合粉能達到納米級均勻彌散。
文檔編號B22F9/24GK101342597SQ20081003216
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者昆 李, 李洪桂, 李篤信, 巍 黃 申請人:中南大學(xué)