[发明专利]一种超细三氧化二铝和钨混合粉末及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于粉体材料技术领域，涉及一种超细三氧化二铝和钨混合粉末及其制备方法。

背景技术

众所周知，氧化铝具有硬度大、熔点高，耐磨性好，高温化学性能稳定等特点，在工业生产中应用广泛。由于其硬度大，在磨料磨削行业可用于生产磨料、抛光粉等产品；因其高温化学性能稳定，在耐火材料和陶瓷行业中是耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石的主要原料。钨粉是采用粉末冶金法制备钨深加工产品的原料，通常是以仲钨酸铵或经煅烧成的三氧化钨（WO₃）为原料，用氢气还原制得。钨具有熔点高、膨胀系数低、导电导热性能好等优点，但其高温抗磨性较差。结合氧化铝和钨各自的优点，采用粉末冶金法可制成高温耐磨的三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）复合材料。

对于钨钼等难熔金属材料的制备通常采用粉末冶金法，粉末的制备是粉末冶金工艺的关键。目前，金属粉末的制取方法主要有机械法和物理化学法两大类，具体到三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）混合粉末的制备，固固机械混合法、固液喷雾混合法应用普遍。固固法制得的粉末颗粒较大且混合均匀性差，固液法制备工艺不易控制，所得的粉末容易团聚，高温烧结后对复合材料性能的提高作用有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种超细三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）混合粉末，作为粉末冶金法制备三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）复合材料的原料。

本发明另一目的是提供一种该超细混合粉末的制备方法。

为了实现以上目的，本发明三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）混合粉末所采用的技术方案是：一种混合粉末，由以下体积百分比的组分组成：氧化铝1～60%，其余的为钨及不可避免的杂质。

所述的混合粉末是以硝酸铝、钨酸铵和柠檬酸为原料制备而成。

所述的原料由以下质量百分比的组分组成：硝酸铝0.6～37.35%，钨酸铵22.88～54.31%，其余的为柠檬酸及不可避免的杂质。

所述氧化铝的粒度为50～90纳米。

所述钨的粒度为0.5～0.8微米。

本发明的混合粉末的制备方法具体包括如下步骤：

称取钨酸铵、硝酸铝、柠檬酸和蒸馏水；

将钨酸铵、柠檬酸加入蒸馏水中形成悬浊液，向悬浊液中加入硝酸铝溶液，搅拌后形成混合溶液；

将混合溶液在80～95℃下加热并搅拌，直至形成粘性流体；然后经110～130℃干燥脱水，12～14小时后得到干燥粉末；

将干燥粉末在500～550℃空气氛围中焙烧8～10个小时，得到Al₂O₃/WO₃混合粉末；

对三氧化二铝和三氧化钨（Al₂O₃/ WO₃）混合粉末进行氢气两段还原，其中一段还原温度490～520℃，时间3～4 小时，二段还原温度880～950℃，时间4～5小时，得到三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）混合粉末。

所述的混合粉末由以下体积百分比的组分组成：氧化铝1～60%，其余的为钨及不可避免的杂质。所述氧化铝的粒度为50～90纳米，钨的粒度为0.5～0.8微米。

所述的硝酸铝水溶液的质量浓度为60～85%。

本发明采用上述技术方案后取得的有益效果是：工业生产中，对于以高熔点金属为基体的复合材料的制备，通常采用粉末冶金方法，制取粉末是粉末冶金的第一步，是复合材料及其制件产品质量的基础。本发明所涉及的超细三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）混合粉末是制取三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）复合材料的原料，其中混合粉末的粒度，增强相分布的均匀性对钨基复合材料的性能影响较大。与固固机械混合法、固液喷雾混合法相比，本发明超细混合粉末的制备采用液液混合法，实现了制备原料在分子层面上的均匀混合，有利于制得超细且分布均匀的三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）混合粉末，并满足制备高性能三氧化二铝和钨（Al₂O₃/W）复合材料的要求。