一種復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域硬質(zhì)合金粉末的制備，尤其涉及其中復(fù)合鎢鈷氧化物的 粉末制備。
【背景技術(shù)】
[0002] 硬質(zhì)合金以鎢、鈷、鈦等稀有金屬為主要原料，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。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 碳化媽鈷(WC-Co)硬質(zhì)合金混合粉末，進而通過壓制燒結(jié)制備出硬質(zhì)合金。此方法制備工藝 流程長、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，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。如何制備出成分均勻，鈷含量調(diào)節(jié)范圍大、控 制精確的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，成為了制備高性能納米級碳化鎢鈷復(fù)合粉末的關(guān)鍵。
[0003] 鎢鈷復(fù)合氧化物粉末的制備通常采用的方法如專利"納米級鎢鈷混合粉末的生產(chǎn) 工藝"（專利申請?zhí)?3150684.4)所述:配制一定濃度的偏鎢酸銨溶液，加入一定量的Co⑶ 3 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C〇C0 3的反應(yīng)緩慢，反應(yīng)難以充分進行，產(chǎn)生的反應(yīng)殘余物需要 過濾進行處理，而且難以對鈷含量進行精確控制;更重要的一點，此類方法受制于化學(xué)反應(yīng) 的固有鎢鈷比，無法制備出含鈷量超過7%的鎢鈷復(fù)合粉。想要得到更高鈷含量的鎢鈷復(fù)合 氧化物，添加鈷粉的方式無法達到分子級別的復(fù)合，均勻性不如溶液復(fù)合。添加硝酸鈷、氯 化鈷等可溶性鈷鹽的方式，可溶性鈷鹽的酸根必須在脫除的過程中，會影響到球粒結(jié)構(gòu)和 形貌，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時可溶性鈷鹽溶液的密度都較低，會帶入大量的水分，導(dǎo)致鎢 鈷復(fù)合溶液的濃度下降，這會增加了濃縮的處理時間，并且增加了能耗成本。
[0004]中國專利"一種EDTA在制備鎢鈷復(fù)合氧化物粉末中的應(yīng)用"（專利申請?zhí)?201210038068. X)講述的是通過一定濃度的偏鎢酸溶液和C〇C03充分反應(yīng)，得到成分均勻的 鎢鈷復(fù)合溶液;將EDTA粉末和C〇C0 3粉末均勻混合，并將混合粉末加入上述鎢鈷復(fù)合溶液中 進行反應(yīng)，得到符合工藝所需鎢鈷配比的鎢鈷復(fù)合溶液;再將所述鎢鈷復(fù)合溶液進行干燥 制粒，再通過噴霧干燥，煅燒獲得成分均勻的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。由于偏鎢酸是一種很不 穩(wěn)定的中強酸，在常溫下靜置容易析出黃色的不溶物(為三氧化鎢的水合物），因此偏鎢酸 的存儲和運輸十分不便，采用它制備鎢鈷復(fù)合氧化物，偏鎢酸溶液發(fā)生析出，勢必會影響到 生產(chǎn)過程的實收率和配鈷的精準(zhǔn)度;其次，將EDTA粉末和C〇C0 3粉末加入到鎢鈷復(fù)合溶液 中，EDTA(乙二胺四乙酸）是一種強絡(luò)合劑，在液態(tài)環(huán)境下能很好的與Co絡(luò)合，C 〇2EDTA絡(luò)合 物的形成可確保金屬離子在溶液中均勻分布，從而讓鎢鈷比控制在一個較窄的區(qū)間中，得 到的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末均勻性較好、鈷含量高于7%且可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)、控制較 為準(zhǔn)確，但鎢鈷復(fù)合溶液的體積誤差和測量分析誤差導(dǎo)致我們難以精準(zhǔn)分析復(fù)合溶液的鎢 含量和鈷含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對上述不足，提供一種新的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，既保證復(fù) 合鎢鈷氧化物粉末均勻性好、鈷含量高于7%且可任意調(diào)節(jié)、控制精準(zhǔn)的優(yōu)點，又能提高生 產(chǎn)效率低、減少生產(chǎn)流程長、降低成本，鈷含量波動減小且含量30%以下可實現(xiàn)。
[0006] 本發(fā)明的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，依次包括:按工藝配比計算的比例將 偏鎢酸銨、鈷鹽、EDTA粉末均勻混合，并將混合粉末加入去離子水中快速反應(yīng)，得到符合工 藝所需鎢鈷配比的鎢鈷復(fù)合溶液;將所述鎢鈷復(fù)合溶液進行噴霧干燥制粒，再通過烘干煅 燒脫除水分，進而獲得成分均勻、鈷含量可任意調(diào)節(jié)、控制精準(zhǔn)的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。
[0007] 作為優(yōu)化，所述混合粉末在去離子水中的反應(yīng)溫度為50~80°C;得到的鎢鈷復(fù)合 溶液中，Co和EDTA摩爾比范圍為1.9:1~1.8:1，W和Co的摩爾比范圍6:1~1: 2;溶液PH值范 圍3~5〇
[0008] 所述噴霧干燥在140~200°C的出口溫度下進行。
[0009]所述煅燒烘干在回轉(zhuǎn)爐中進行，溫度在500~700°C。
[0010] 鈷鹽為碳酸鈷、氧化鈷的一種。
[0011] 所述獲得的鎢鈷復(fù)合粉末鈷含量在30%以下。
[0012]由于本發(fā)明采用偏鎢酸銨、鈷鹽、EDTA三種粉末在去離子水中液態(tài)環(huán)境下實現(xiàn)了 鎢鈷分子級別的混合，而且原料粉末態(tài)形式添加，方便且控制精準(zhǔn)；當(dāng)溫度在50~80°C， EDTA在有銨鹽的溶液中快速溶解，并迅速跟鈷鹽反應(yīng)得到鎢鈷復(fù)合溶液，效率高，生產(chǎn)過程 簡單，無需進一步濃縮，不僅節(jié)省了生產(chǎn)消耗，縮短了生產(chǎn)周期;作為有機酸根，EDTA在噴霧 干燥過程中易揮發(fā)、易去除、不帶入影響產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)元素且對粉末顆粒的形貌影響?。?偏鎢酸銨在噴霧和煅燒的過程中以氨氣形式釋放，無氨氮廢水污染，能輕易達到氨氣排放 國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0013] 由于EDTA、偏鎢酸銨和鈷鹽三種粉末是在溶液中進行反應(yīng)，鎢鈷元素達到分子級 別的復(fù)合，粉末成分均勻且鈷含量突破原化學(xué)反應(yīng)方程式限制，鈷含量范圍基本涵蓋現(xiàn)有 硬質(zhì)合金生產(chǎn)的主要牌號，可廣泛應(yīng)用于各種類型硬質(zhì)合金的生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0015] 本發(fā)明的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，依次包括:按工藝配比計算的比例將 偏鎢酸銨、鈷鹽、EDTA粉末均勻混合，并將混合粉末加入去離子水中快速反應(yīng)，得到符合工 藝所需鎢鈷配比的鎢鈷復(fù)合溶液;將所述鎢鈷復(fù)合溶液進行噴霧干燥制粒，再通過烘干煅 燒脫除水分，進而獲得成分均勻、鈷含量可任意調(diào)節(jié)、控制精準(zhǔn)的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。
[0016] 作為優(yōu)化，所述混合粉末在去離子水中的反應(yīng)溫度為50~80°C;得到的鎢鈷復(fù)合 溶液中，Co和EDTA摩爾比范圍為1.9:1~1.8:1，W和Co的摩爾比范圍5:1~1: 2;溶液PH值范 圍3~5〇
[0017] 所述噴霧干燥在150~200°C的出口溫度下進行。
[0018]所述煅燒烘干在回轉(zhuǎn)爐中進行，溫度在550~700°C。
[0019]鈷鹽為碳酸鈷、氧化鈷的一種。
[0020]所述獲得的鎢鈷復(fù)合粉末鈷含量在30%以下。
【具體實施方式】
[0021] 實施例1:
[0022] (1)稱取偏鎢酸銨(AMT)粉末7 · 00kg、C〇C03粉末0 · 74kg、EDTA粉末0 · 91kg，并混合 均勻。
[0023] (2)將12升去離子水加熱到50~80°C，緩緩加入上述粉末，使其充分反應(yīng)，得到鎢 鈷復(fù)合溶液。其中：Co和EDTA摩爾比為1.86:1，W和Co的摩爾比為4.74:1;溶液PH值為3-5。 [0024] (3)將所得鎢鈷復(fù)合溶液進行噴霧干燥、烘干煅燒得到鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其 中：噴霧干燥出口溫度為160-190°C，烘干煅燒在回轉(zhuǎn)爐中進行，溫度為570-680°C，得到的 鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其鈷含量檢測方法是容量法（以下實施例相同），結(jié)果為5.02%，理論 計算方法如下（以下實施例同），理論值為5.02%，鈷含量誤差為0%。
[0025] 在鎢鈷復(fù)合氧化物粉末中Co含量的計算公式為：
[0026]
[0027]
[0028] 實施例2:
[0029] (1)稱取偏鎢酸銨粉末14 · 00kg、CoC03粉末5 · 50kg、EDTA粉末6 · 86kg，并混合均勻。
[0030] (2)將26升去離子水加熱到50~80°C，緩緩加入上述粉末，使其充分反應(yīng)，得到鎢 鈷復(fù)合溶液。其中：Co和EDTA摩爾比為1.84:1，W和Co的摩爾比為1.28:1;溶液PH值為3-5。 [0031] (3)將所得鎢鈷復(fù)合溶液進行噴霧干燥、烘干煅燒得到鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其 中：噴霧干燥出口溫度為160-190°C，烘干煅燒在回轉(zhuǎn)爐中進行，溫度為570-680°C，得到的 鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其鈷含量結(jié)果為15.87 %，理論值為15.86 %，鈷含量誤差為0.01 %。 [0032] 實施例3:
[0033] (1)稱取偏鎢酸銨粉末30.001^、(：〇0粉末15.321^』0了4粉末31.601^，并混合均勻。
[0034] (2)將60升去離子水加熱到50~80°C，緩緩加入上述粉末，使其充分反應(yīng)，得到鎢 鈷復(fù)合溶液。其中：Co和EDTA摩爾比為1.89:1，W和Co的摩爾比為0.58:1;溶液PH值為3-5。 [0035] (3)將所得鎢鈷復(fù)合溶液進行噴霧干燥、烘干煅燒得到鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其 中：噴霧干燥出口溫度為160-190°C，烘干煅燒在回轉(zhuǎn)爐中進行，溫度為570-680°C，得到的 鎢鈷復(fù)合氧化物粉末，其鈷含量結(jié)果為28.16 %，理論值為28.15 %，鈷含量誤差為0.01 %。
[0036] 如上實施例，本發(fā)明方法制備的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的鈷含量高于7%且可任意 調(diào)節(jié)、控制精準(zhǔn)，鈷含量范圍基本涵蓋現(xiàn)有硬質(zhì)合金生產(chǎn)的主要牌號，可廣泛應(yīng)用于各種類 型硬質(zhì)合金的生產(chǎn)。
[0037] 雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但并不局限于文中公開的特定實 施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【主權(quán)項】
1. 一種復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，依次包括:按工藝配比計算的比例將偏鎢酸 銨、鈷鹽、EDTA粉末均勻混合，并將混合粉末加入去離子水中快速反應(yīng)，得到符合工藝所需 鎢鈷配比的鎢鈷復(fù)合溶液;將所述鎢鈷復(fù)合溶液進行噴霧干燥制粒，再通過烘干煅燒脫除 水分，進而獲得成分均勻、鈷含量可任意調(diào)節(jié)、控制精準(zhǔn)的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于:所述混合粉末 在去離子水中的反應(yīng)溫度為50~80°C;得到的所述鎢鈷復(fù)合溶液中，Co和EDTA摩爾比范圍 為1.9:1~1.8:1，W和Co的摩爾比范圍5:1~1:2,溶液PH值范圍3~5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于:所述噴霧干燥 在150~200°C的出口溫度下進行。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于:所述煅燒烘干 在回轉(zhuǎn)爐中進行，溫度在550~700°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于:所述鈷鹽為碳 酸鈷、氧化鈷的一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鎢鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于:所述鎢鈷復(fù)合 粉末鈷含量在30%以下。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎢鈷復(fù)合氧化物粉末制備方法，通過按一定比例添加偏鎢酸銨、鈷鹽、EDTA粉末均勻混合，并將混合粉末加入離子水中進行反應(yīng)，得到符合工藝所需鎢鈷配比的鎢鈷復(fù)合溶液；再進行噴霧干燥制粒、烘干煅燒，進而獲得成分均勻、鈷含量可任意調(diào)節(jié)、控制精準(zhǔn)的鎢鈷復(fù)合氧化物粉末；本發(fā)明工藝簡單、流程短、能耗小、生產(chǎn)效率高、無氨氮廢水污染、控制精準(zhǔn)，能夠滿足較高工業(yè)生產(chǎn)要求，可廣泛應(yīng)用于各種類型硬質(zhì)合金的生產(chǎn)。
【IPC分類】B22F9/24
【公開號】CN105458291
【申請?zhí)枴緾N201510909258
【發(fā)明人】晏孔明, 龔南雁, 張璐, 文劼
【申請人】株洲硬質(zhì)合金集團有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月9日