氧化钨的形貌结构对纳米WC粉末均匀性的影响

研究了在传统氢还原工艺制备纳米碳化钨粉末过程中不同氧化钨的形貌结构对纳米W/WC粉末均匀性的影响,并对粉末及其WC-Co烧结体的性能进行了表征。结果表明,用具有疏松、多孔形貌结构的细小氧化钨颗粒更容易制备出结构较疏松、分散性较好的纳米W粉和WC粉。晶粒聚集和异常粗大颗粒的产生,主要与碳化过程中团聚纳米钨粉颗粒因烧结合并增粗有关。     

原料形貌特性和高温梯度碳化工艺对纳米WC粉末及其WC-Co合金均匀性的影响

采用不同氧化钨原料,通过氢还原、高温碳化工艺制备纳米W、WC粉末,研究了氧化钨形貌特性对纳米W、WC粉体形貌、均匀性的影响。择优选取了高比表面特制蓝钨(SBTO),并结合新型高温梯度碳化工艺制备了纳米碳化钨粉末,研究了新型高温梯度碳化工艺对纳米WC粉体特性及超细晶WC-Co硬质合金性能的影响。通过比表面测定仪、费氏粒度仪、定碳仪测定了粉体的比表面、粒度、总碳等,用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和合金的显微组织,同时按WC-Co硬质合金相关测试标准对烧结试样的性能进行了检测、分析。结果表明,颗粒均匀、比表面积大,具有疏松、多空隙形貌结构的氧化钨粉末,利于制备出颗粒均匀、分散性好的纳米W粉和WC粉;晶粒聚集和异常粗大颗粒的产生,与碳化过程中团聚纳米钨粉颗粒因烧结合并增粗有关,而高温梯度碳化能有效抑制此类现象的发生;采用特制蓝钨(SBTO)和高温梯度碳化工艺的良好结合,可以制备出具有均匀组织结构的高性能超细晶WC-Co硬质合金。     

纳米级碳化钨粉末的直接碳化制备

从WO3到WC的直接碳化反应一般遵从WO3→WO272→WO2→W→W2C→WC的顺序。细小的颗粒一般在直接碳化反应WO272→WO2的阶段产生，通过严格控制这个反应步骤可成功制得纳米WC粉末。大量的研究已证明，烧结碳化物的性能如硬度、强度主要受WC粉末粒子尺寸、Co含量及碳含量的影响。最细的工业级碳化物一般加入VC．Cr3C2，TaC来抑制晶粒的长大，烧结后可以获得晶粒约0．5μm的WC硬质合金。为了制备超硬的烧结碳化物，有必要开发纳米级WC粉末粒子及发展纳米WC粉末均匀分布的加工技术，     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理研究

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒的长大问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比（即n(C)/n(W)值）为3.6。W向WC的转变具有结构遗传性,WC的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680 ℃升高至800 ℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800 ℃还原和1100 ℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。     

原料粉末形貌对纳米W/WC粉末均匀性的影响

以不同钨酸盐前驱体制备的黄钨(YTO)、紫钨(VTO)和细黄钨(AYTO)为原料,在五带控温管式炉中于560⁷60℃氢还原约300 min获得纳米W粉,通过干磨搅拌配碳将纳米W粉和粉状碳黑粉末混合均匀,然后置于通氢钼丝炉中在1 180℃碳化获得纳米WC粉,并制备了W-30%Cu、WC-30%Cu(质量分数)复合材料烧结体,研究了原料粉末形貌对W、WC粉末的均匀性的影响。通过比表面测定仪和费氏粒度仪测定了粉体的比表面和粒度,用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和烧结体的显微组织结构。结果表明,不同形貌的原料制备的纳米W和WC粉末的均匀性不同,钨酸盐(B)制备的细黄钨(AYTO)相成分单一,颗粒细小,具有疏松、多孔形貌结构,以其为原料所获纳米W粉、WC粉末夹粗少,均匀性好,晶粒聚集少。     

机械活化-反应热处理制备纳米晶WC-Co复合粉末的研究

以W、C、Co为原料粉末,经机械活化-反应热处理工艺制备纳米晶WC-Co复合粉末。实验发现活化粉末的固相反应具有以下特征:反应温度低,反应速度快。在800℃热处理时已有大量的WC生成。在850℃保温25minW2C就完成了向WC的转化。经900℃保温35min制备了晶粒尺寸为30.5nm的WC-Co复合粉末。     

纳米晶WC-Co复合粉末制备的研究

采用W，C，Co粉末为原料，通过机械活化-反应热处理工艺制备出晶粒尺寸为30．5nm的WC-Co复合粉末。研究发现该工艺具有以下特征：反应温度低，反应速度快。在800℃热处理时已有大量的WC生成。在850℃保温25min，W2C就完成了向WC的转化。经900℃保温35min制得纳米晶粒WC-Co复合粉末。     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒长大的问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究了前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC粉的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比(即n(C)/n(W)值)为3.6。W转变为WC具有结构遗传性,WC粉的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680℃升高至800℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H_2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC粉的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC粉的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800℃还原和1100℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。     

纳米强化片状W/Co/C复合粉末的制备与烧结体性能

采用高效球磨细氧化钨、扁平片状W粉、碳黑、钴及适量晶粒长大抑制剂等为原料,通过碳辅助氢还原制备质量分数20%纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1 410℃的温度下一次碳化烧结,制备了含片状晶WC-10%Co(质量分数)硬质合金,研究了质量分数20%纳米W的引入对合金烧结致密化及其性能的影响。对不同粉体的比表面、费氏粒度进行了测定,观察了粉体的颗粒形貌和WC-Co烧结体的显微组织,同时按硬质合金性能测试标准检测了烧结体的物理、力学性能。结果表明,采用质量分数20%纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出致密化程度高的含片状晶WC-Co硬质合金;质量分数20%纳米W粉的引入利于压坯烧结收缩致密化,促进片状WC晶粒的生成,不仅有利于合金硬度(耐磨性)的提高,还因裂纹扩展机制的变化,合金的断裂韧性明显改善。     

碳化温度及抑制剂的添加对超细WC性能的影响

将同一批超细钨粉,分成两组进行配炭,一组不添加抑制剂,另一组添加一定量Cr_3C_2和VC,分别将两组样品分成若干小样,在真空和氢气气氛中,采用不同温度进行碳化,分析不同WC样品粉末性能,并将1 200℃碳化的WC样品制备成钴含量为8%的硬质合金,比较合金性能及金相组织的差异。实验结果表明:在氢气气氛下,钨粉更易于碳化,碳化速度更快,WC的结晶更完整;碳化阶段添加抑制剂会抑制WC晶粒的长粗,但也抑制了WC晶粒生长的完整性;提高碳化温度可以改善WC的结晶完整性,WC的粒度也会随温度的升高而增大。氢气气氛碳化的WC制备成合金后晶粒度比真空碳化的WC粗,合金晶粒的均匀性更好,异常长粗的晶粒少;在碳化阶段添加抑制剂可以更好的抑制合金晶粒的长粗,同时也抑制了WC粉末晶粒结晶的完整性,从而导致合金在液相烧结阶段晶粒的异常长粗。     

中颗粒钨粉高温碳化制取粗晶碳化钨粉的研制

本文叙述采用中颗粒钨粉高温碳化制取粗晶WC粉的过程,探讨碳化和球磨破碎工艺对WC的性能影响,并对用中颗粒钨粉高温碳化制取的粗晶WC粉与传统工艺制取的粗晶WC粉生产的合金性能进行比较。     

氢气脱蜡工艺与原料WC碳量的选择

将不同碳含量碳化钨配制的钴含量为11%左右的硬质合金石蜡混合料压制成压坯,将压坯置于一体化ZKL-16氢气脱蜡真空烧结炉和真空脱蜡真空烧结炉中,采用氢气、氮气、真空三种脱蜡方式分别进行脱蜡后真空烧结,烧结后的合金进行检测分析,比较发现采用氢气脱蜡真空烧结工艺可采用饱和碳化钨。在氢气脱蜡工艺下,研究了各工艺参数对脱蜡效果的影响,以确定氢气脱蜡条件下矿用硬质合金原料WC碳量的选择。结果表明,采用饱和碳含量6.13%的WC作为原料,经氢气脱蜡真空烧结,可生产出合格的硬质合金。     

Effect of vanadium on synthesis of WC nanopowders by thermal processing of V-doped tungsten precursor

The effect of vanadium on the synthesis of WC nanopowders by carbon thermal processing of V-doped tungsten precursor has been discussed. The V-doped tungsten precursor was prepared by a wet chemical method with ammonium tungstate and ammonium vanadate as its starting materials. The precursor was carbonized in the vacuum furnace using phenol formaldehyde resin as a carbon agent. The results of XRD revealed that the tungsten oxide and vanadium oxide obtained from the precursor preparation formed V–O–W bronze with the structure of WO₃ · 0.33H₂O. The carbonization reactions of WO₃ with 1 wt% of vanadium took place in a temperature range from 900 to 1050 °C to obtain V-doped WC nanopowder. The results of particle size measurement and morphological analysis show that the vanadium effectively inhibits the particle growth of tungsten carbide powder during carbonization processes, resulting in the particle size to be within the range from 64 to 184 nm after heat treatment in the temperature range from 900 to 1200 °C. V₂O₃ particles decomposed from V–O–W bronze can act as a nucleation aid for tungsten during reduction, and those on the surface of tungsten powder can hinter the growth of tungsten carbide crystal by the pinning effect.     

Effects of Atmosphere and Temperature on the Preparation of Tungsten Carbide via a One-Step Method

介绍了一种一步法制备碳化钨(WC)的新方法,以钨酸钠为原料,通过碳纳米管模板和载体制备小颗粒钨酸,制备出钨酸和碳黑的混合物作为反应前驱体,分别以H2和N2作为还原及保护气体合成WC,当合成温度高于800℃,反应前反应管内抽成真空,并在反应管内通入氢气和氮气流时,WO3首先被还原为W,接下来W被还原为W2C,最后,W2C被还原为最终产物WC。实验过程中通过调节气氛和温度2个重要反应条件,探索出了控制WC形貌及大量制备的方法,为WC的低成本及可控制备提供了新的途径。     

粗颗粒碳化钨粉制取过程中的质量控制

对粗颗粒碳化钨粉制取过程中杂质含量和碳化质量的控制问题进行了探讨。指出 ,为了降低 W粉中的杂质含量 ,操作者在倒料之前一定要认真清除 W粉表面异物 ,不允许把 W粉筛上物强行擦碎过筛 ,并选用在 960℃的还原温度下性能较 Cr2 5Ni2 0更稳定的舟皿材质 ,以减少舟皿给 W粉带来的污染。此外 ,对生产场地的文明卫生也应引起足够的重视。为了提高粗颗粒碳化钨粉质量 ,宜采用加 Co、通 H2 碳化 ,且碳化温度不宜太高 ,不要超过 1 890℃。实验结果表明 ,如果氧化钨原料中存在含量偏高的、但在碳化温度下能大量挥发的某些杂质元素 ,通过工艺过程的严格控制 ,仍可生产出综合性能较好的合金。     

线切割加工硬质合金模具的WC浸出机理及抑制研究

快走丝线切割工作液组成包括水、基础油、表面活性剂、爆炸剂、防锈剂、缓蚀剂、极压剂、防腐剂等,而碳酸钠是一种常用的防锈剂。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法,通过硬质合金的浸泡实验与实际切割实验,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)等设备,研究了碳酸钠对硬质合金中WC浸出的影响。研究结果表明:在硬质合金的线切割加工过程中,由于高温的作用,硬质合金表面的WC会由于氧化作用而生成三氧化钨,加入碳酸钠后,溶液为碱性环境,易生成钨酸根离子,三氧化钨的氧化溶解程度加剧。三氧化钨脱落之后,内层的WC继续氧化溶解促使了W的浸出,从而降低了硬质合金的硬度、耐磨性和使用寿命。在工作液中添加硼砂、油酸三乙醇胺和苯并三氮唑能够有效抑制WC的氧化溶解,减少W的浸出。     

蓝钨物理性能对钨粉和碳化钨粉性能的影响

仲钨酸铵(APT)对蓝钨性能影响较大,而蓝钨物理性能对钨粉和碳化钨粉的性能影响也较大,通过对APT煅烧前或煅烧后进行特殊处理优选蓝钨原料,可以制取优质碳化钨粉。     

碳化钨和碳化钒在固相钴中的固溶研究

分别以BET粒度为0.15μm和0.23μm的碳化钨粉末与钴湿磨压制制备成WC-90%Co试样条,分别以Fsss粒度为1.0μm和1.5μm的碳化钒粉末与钴湿磨压制制备成VC-95%Co试样条。将以上四种试样条分别于1 100、1 150、1 200℃进行真空烧结,将烧结后的试样条研磨抛光后采用X衍射仪和扫描电镜研究碳化钨和碳化钒在固相钴中的固溶情况。研究结果表明:两种粒度的WC均于1 150℃逐渐溶解到Co中形成γ-固溶体,其固溶度随温度升高而增大,1 200℃固溶完全;两种粒度的VC粉末于1 100℃逐渐溶解到Co中形成γ-固溶体,1 150℃固溶完全。     

直接碳化技术制备碳化钨粉的研究

本文以两种不同形貌的氧化钨和炭黑为原料,采用加酒精湿磨配炭制取混合料,再经干燥,在中频电炉中,于1 000℃、1 250℃、1 400℃直接碳化,分析碳化产物的相成份、形貌、粒度、炭含量、氧含量。研究发现,不同原料在相同温度直接碳化,碳化产物形貌完全不同;薄片状氧化钨所制得的碳化钨在低倍扫描电镜下观察几乎没有超过50μm的团聚颗粒;在高倍扫描电镜下观察是许多小颗粒的团聚体,并且聚集得很紧密。针状氧化钨原料制得的碳化钨在低倍扫描电镜下观察团粒较多,而且保持着原APT的伪晶形貌,在高倍扫描电镜下观察呈松散的细颗粒聚集体。当直接碳化温度达到1 250℃,反应基本完全,化合碳接近碳化钨理论含碳量。碳化钨粒度随温度的升高而增大。