專利名稱：鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末的制備方法，特別是一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的工業(yè)化
制備方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金以鎢、鈷、鈦等稀有金屬為主要原料，其中又以碳化鎢一鈷硬質(zhì)合金占主 體地位。硬質(zhì)合金具有高硬度、高密度、耐磨等特殊性能，被廣泛應(yīng)用于機械制造、石油開 采、軍工、航空航天等多個領(lǐng)域，是具有高科技含量的新型受力結(jié)構(gòu)材料，具有很大的市場 潛力。傳統(tǒng)硬質(zhì)合金的制備方法主要是采用固定床、回轉(zhuǎn)爐、氫等離子體等方法使鎢氧化物 被氫氣還原成鎢粉，將鎢(W)粉與碳(C)粉球磨混合，經(jīng)過高溫碳化成碳化鎢(WC)，再與預(yù) 制的鈷粉進行球磨混合，獲得碳化鎢鈷(WC-Co)硬質(zhì)合金混合粉末，進而通過壓制燒結(jié)制 備硬質(zhì)合金。此方法制備工藝流程長、效率低、混合粉末中碳化鎢(WC)在鈷(Co)相中難以 均勻分布，影響后續(xù)硬質(zhì)合金性能。在硬質(zhì)合金行業(yè)向生產(chǎn)高性能、低成本的納米級硬質(zhì)合 金發(fā)展的今天，傳統(tǒng)方法難以有效制備出適合生產(chǎn)的納米級硬質(zhì)合金粉末，現(xiàn)在硬質(zhì)合金 的生產(chǎn)在逐漸向采用碳化鎢鈷復(fù)合粉末制備硬質(zhì)合金的方向發(fā)展。而作為生產(chǎn)納米級碳化 鎢鈷復(fù)合粉末的重要原料，如何制備出成分均勻、鈷含量易于控制的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末， 成為了制備高性能納米級鎢鈷復(fù)合粉末的關(guān)鍵。 鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備通常采用的方法如專利申請"納米級鎢鈷混合粉末的 生產(chǎn)工藝"(申請?zhí)?3150684. 4)所述配制一定濃度的偏鎢酸銨溶液，加入一定量的碳酸 鈷粉末，加熱、攪拌，充分反應(yīng)，將所得復(fù)合鹽溶液冷卻、過濾；干燥復(fù)合鹽溶液，得到復(fù)合鹽 粉末，在流化床中加熱鎢鈷復(fù)合鹽粉末，獲得鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。采用此類方法制備鎢鈷 復(fù)合氧化物粉末，偏鎢酸銨與碳酸鈷的反應(yīng)緩慢，生產(chǎn)效率低；反應(yīng)難以充分進行，產(chǎn)生的 反應(yīng)殘余物不僅必須增加溶液過濾步驟進行處理，而且難以對復(fù)合溶液中的鈷含量進行精 確控制；噴霧干燥所得粉末基本是以鹽的混合物形式存在的，而非完全的氧化物，直接進入 流化床進行熱分解，會嚴重影響到粉末顆粒的強度和形貌，進而對流態(tài)化狀態(tài)產(chǎn)生不良影 響，從而導(dǎo)致后續(xù)還原碳化過程不能正常進行，同時不能適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述不足，提供了一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，制備的鎢鈷 復(fù)合氧化物粉末不僅成分均勻、粉末顆粒破損少、強度高、鈷含量控制精確，而且效率高，工 藝過程簡單。
本發(fā)明的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，依次包括以下步驟
(1)配制一定濃度的偏鎢酸溶液； (2)在上述偏鎢酸溶液中，加入鈷鹽粉末、晶體或溶液，加熱、攪拌，充分反應(yīng)后得 到鎢鈷復(fù)合溶液； (3)將上述鎢鈷復(fù)合溶液進行干燥制粒；
(4)將干燥制粒得到的粉末顆粒再進一步干燥脫水，獲得成分均勻、粉末顆粒破損 少、強度高、鈷含量控制精確的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。 所述鴇鈷復(fù)合氧化物粉末中，鴇含量范圍為68 78wt^，鈷含量范圍為1 15wt% ;鈷含量誤差限為±0. 1%。 所述偏鎢酸溶液的濃度范圍，以鎢含量計，為10 30wt% ;所述鈷鹽可以是水合 硝酸鈷Co (N03) 2. 6H20、水合乙酸鈷Co (CH3C00) 2. 4H20、水合甲酸鈷Co (HC00) 2. 2H20、碳酸鈷 CoCOp草酸鈷CoC204中的一種或幾種。 所述偏鎢酸溶液和鈷鹽的反應(yīng)溫度為50 100°C 。 所述鎢鈷復(fù)合溶液中鎢含量為30 50wt^，鈷含量為1 5wt%。 作為優(yōu)選，所述干燥制粒方式為噴霧干燥制粒，所用設(shè)備為離心式噴霧干燥塔，壓
力式噴霧干燥塔，或平流式噴霧干燥塔。 所述干燥脫水的加熱溫度為300 600°C ，加熱時間通常為1 3小時；干燥脫水 設(shè)備是熱風(fēng)循環(huán)烘箱、馬弗爐、回轉(zhuǎn)爐、紅外干燥機或微波干燥機。 偏鎢酸溶液和鈷鹽反應(yīng)較快且充分，效率高，對鎢鈷復(fù)合溶液中的鈷含量能進行 精確控制。噴霧干燥制粒不僅設(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)溫度低，能耗小，且粉末顆粒不易 破損，粉末形貌控制好，但此時的粉末顆粒基本是以鹽的混合物形式存在的，而非完全的氧 化物，還伴有一定量的結(jié)晶水。后續(xù)干燥脫水去除粉末顆粒中的結(jié)晶水，可選用下列設(shè)備 中的一種熱風(fēng)循環(huán)烘箱、馬弗爐、回轉(zhuǎn)爐、紅外干燥機、微波干燥機，控制加熱溫度300 60(TC，加熱時間1 3小時，確保粉末顆粒完全脫除結(jié)晶水，獲得成分均勻，粉末顆粒破損 少，強度高的鎢鈷復(fù)合氧化物。 因此，本發(fā)明具有工藝簡單、流程短，易于控制，操作方便，投資成本低等特點，適 合于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)出的復(fù)合氧化物粉末成分均勻、破損少、強度高，可廣泛應(yīng)用于制 備納米級碳化鎢鈷(WC-Co)復(fù)合粉末的生產(chǎn)。


圖l是本發(fā)明的流程圖； 圖2是本發(fā)明的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的電鏡照片(X100倍)。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進一步描述。
實施例1 : 根據(jù)圖1所示的流程(以下實施例相同)，先配制比重為1. 10g/ml的偏鎢酸 (H6H2W1204。)溶液(鎢含量為10. 2wt % )，加入碳酸鈷CoC03，偏鎢酸和碳酸鈷按照95wt % WC+5wt% Co的配比在搪玻璃反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，加熱溫度9(TC，攪拌、充分反應(yīng)后，獲得 鎢鈷復(fù)合溶液。將所得鎢鈷復(fù)合溶液采用壓力式噴霧塔進行噴霧制粒，噴霧塔進口溫度設(shè) 置為28(TC，出口溫度設(shè)置為13(TC。噴霧制粒后的粉末顆粒在回轉(zhuǎn)爐中進行干燥脫水， 加熱溫度為45(TC，加熱時間為2小時。由此制得的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其中鎢含量為 74. 72%，鈷含量為4. 21%。粉末松裝比重為2. 665g/cm 流動性25. 47s/50g，表面積平均 粒徑55. 907 ii m，體積平均粒徑81. 616 y m。按照WC-Co硬質(zhì)合金中的Co含量為5%的要
4求，鎢鈷復(fù)合氧化物中鈷含量應(yīng)為4. 19%，鈷含量誤差為0.02%。本發(fā)明制備的鎢鈷復(fù)合 氧化物粉末的電鏡照片見圖2，圖中清楚顯示本發(fā)明制備的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末成分均勻， 粉末顆粒破損少、形貌好。
實施例2 : 配制比重為1. 25g/ml的偏鎢酸(H6H2W1204。)溶液(鎢含量為21. 8wt% )，加入水合 硝酸鈷Co (N03) 2. 6H20，偏鎢酸和水合硝酸鈷Co (N03) 2. 6H20按照92wt % WC+8wt % Co的配比 在搪玻璃反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，加熱溫度80°C ，攪拌、充分反應(yīng)后，獲得鎢鈷復(fù)合溶液。將所得 鎢鈷復(fù)合溶液采用壓力式噴霧塔進行噴霧制粒，噴霧塔進口溫度設(shè)置為30(TC，出口溫度設(shè) 置為120°C。噴霧制粒后的粉末顆粒在馬弗爐中進行干燥脫水，加熱溫度為55(TC，加熱時 間為1小時。由此制得的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其中鎢含量為72. 67%，鈷含量為6. 71%， 電鏡照片參見圖2。粉末松裝比重為2. 376g/cm 流動性28. 66s/50g。表面積平均粒徑 60. 333 ii m，體積平均粒徑89. 974 y m。按照WC-Co硬質(zhì)合金中的Co含量為8 %的要求，鎢 鈷復(fù)合氧化物中鈷含量應(yīng)為6. 73%，鈷含量誤差為0. 02%。制備的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的 電鏡照片見圖2。
實施例3 : 配制比重為1. 15g/ml的偏鎢酸(H6H2W1204。)溶液(鎢含量為14. 2wt% )，加入草酸 鈷&)(:204，偏鎢酸和碳酸鈷按照97wt% WC+3wt% Co的配比在搪玻璃反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，加 熱溫度8(TC，攪拌、充分反應(yīng)后，獲得鎢鈷復(fù)合溶液。將所得鎢鈷復(fù)合溶液采用離心式噴霧 塔進行噴霧制粒，噴霧塔進口溫度設(shè)置為24(TC，出口溫度設(shè)置為IO(TC。噴霧制粒后的粉 末顆粒在回轉(zhuǎn)爐中進行干燥脫水，加熱溫度為40(TC，加熱時間為2小時。由此制得的鎢鈷 復(fù)合氧化物粉末，其鎢含量為76. 23%，鈷含量為2. 51%，電鏡照片參見圖2。粉末松裝比重 為2. 415g/cm3，流動性28. 87s/50g。表面積平均粒徑36. 409 y m，體積平均粒徑57. 418 y m。 按照WC-Co硬質(zhì)合金中的Co含量為3%的要求，鎢鈷復(fù)合氧化物中鈷含量應(yīng)為2. 55%，鈷 含量誤差為0. 04%。制備的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的電鏡照片見圖2。
實施例4 : 配制比重為1. 30g/ml的偏鎢酸(H6H2W1204。)溶液(鎢含量為25. lwt% )，加入水 合乙酸鈷Co (CH3C00) 2. 4H20，偏鎢酸和水合乙酸鈷Co (CH3C00) 2. 4H20按照88wt % WC+12wt % Co的配比在搪玻璃反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，加熱溫度7(TC，攪拌、充分反應(yīng)后，獲得鎢鈷復(fù)合溶 液。將所得鎢鈷復(fù)合溶液采用離心式噴霧塔進行噴霧制粒，噴霧塔進口溫度設(shè)置為300°C， 出口溫度設(shè)置為130°C。噴霧制粒后粉末顆粒在馬弗爐中進行干燥脫水，設(shè)定加熱溫度為 60(TC，加熱時間為1小時。由此制得的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其鎢含量為69. 23%，鈷含量 為10. 09%，電鏡照片參見圖2。粉末松裝比重為2. 289g/cm 流動性29. 74s/50g。表面積 平均粒徑38. 397 ii m，體積平均粒徑59. 128 y m。按照WC-Co硬質(zhì)合金中的Co含量為12% 的要求，鎢鈷復(fù)合氧化物中鈷含量應(yīng)為10. 06%，鈷含量誤差為0. 03%。制備的鎢鈷復(fù)合氧 化物粉末的電鏡照片見圖2。
權(quán)利要求
一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，依次包括以下步驟(1)配制一定濃度的偏鎢酸溶液；(2)在上述偏鎢酸溶液中，加入鈷鹽粉末、晶體或溶液，加熱、攪拌，充分反應(yīng)后得到鎢鈷復(fù)合溶液；(3)將上述鎢鈷復(fù)合溶液進行干燥制粒；(4)將干燥制粒得到的粉末顆粒再進一步干燥脫水，獲得成分均勻、粉末顆粒破損少、強度高、鈷含量控制精確的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所述鎢 鈷復(fù)合氧化物粉末中，鎢含量范圍為68 78wt^，鈷含量范圍為1 15wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所 述鎢鈷復(fù)合氧化物粉末中鈷含量誤差限為±0. 1%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所 述偏鎢酸溶液的濃度范圍，以鎢含量計，為10 30wt% ;所述鈷鹽可以是水合硝酸鈷 Co (N03)2. 61120、水合乙酸鈷Co (CH3C00)2. 41120、水合甲酸鈷Co (HC00)2. 21120、碳酸鈷CoCOp草 酸鈷CoC204中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所 述偏鎢酸溶液和鈷鹽的反應(yīng)溫度為50 100°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所述鎢 鈷復(fù)合溶液中鎢含量為30 50wt^，鈷含量為1 5wt%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于干燥制 粒方式為噴霧干燥制粒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所述噴 霧干燥制粒所用設(shè)備為離心式噴霧干燥塔、壓力式噴霧干燥塔或平流式噴霧干燥塔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所述干燥脫水的加熱溫度為300 60(TC，加熱時間為1 3小時。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，其特征在于所 述干燥脫水設(shè)備是熱風(fēng)循環(huán)烘箱、馬弗爐、回轉(zhuǎn)爐、紅外干燥機或微波干燥機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備方法，依次包括以下步驟配制一定濃度的偏鎢酸溶液；在上述偏鎢酸溶液中，加入鈷鹽粉末、晶體或溶液，加熱、攪拌，充分反應(yīng)后得到鎢鈷復(fù)合溶液；將上述鎢鈷復(fù)合溶液進行干燥制粒；將干燥制粒得到的粉末顆粒再進一步干燥脫水，獲得成分均勻、粉末顆粒破損少、強度高、鈷含量控制精確的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末；工藝過程簡單，效率高。
文檔編號B22F9/16GK101774024SQ20101010116
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者何安, 文劼, 歐陽亞非, 龔南雁 申請人:株洲硬質(zhì)合金集團有限公司