[发明专利]一种碳化钨粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化钨粉末的制备方法，包括步骤S1、将钨粉、炭黑和油酸混合得到混合物；步骤S2、将所述混合物进行碳化、球磨和过筛得到碳化钨粉末。本发明通过在钨粉和炭黑中添加油酸，提高了钨粉和炭黑混合的均匀性，从而提高了碳化钨的碳化速率，提高了碳化转化率和化合碳的含量，改善了碳化钨的结晶完整性。

技术领域

本发明涉及一种碳化钨粉末的制备方法。

背景技术

硬质合金是由碳化钨硬质相和粘结相(Co、Ni、Fe)组成的合金材料，具有很高的硬度、强度，韧性、耐磨性和抗腐蚀性等优点，被誉为“工业牙齿”，应用于制备切削刀具、钻具、精密模具、耐磨零件等，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。碳化钨粉末是制备硬质合金的关键原料，高品质碳化钨粉末是制备高性能硬质合金的基础。

目前国内外批量生产碳化钨所采用的方法为传统的氧化钨氢还原-碳化法，其是以氧化钨原料，用氢气将氧化钨还原成钨粉，再将钨粉与炭黑混合均匀，然后进行碳化，最终获得碳化钨粉。还原和碳化是生产碳化钨最重要的两道关键工序，还原是将氧化钨转化成钨粉，同时保证粉末的粒度和均匀性；碳化是将钨和碳转化成碳化钨，并保证碳化钨的结晶完整性。在碳化过程中钨粉和炭黑混合的均匀性对碳化的转化率及碳化钨晶粒的完整性影响较大。目前批量生产碳化钨的过程中主要通过球磨机或混合器将钨粉和炭黑进行混合，由于钨粉和炭黑的松装密度差异大，易造成分层；同时由于炭黑粒度细，流动性差，炭黑易粘附到球磨筒壁或团聚，因此采用球磨机或混合器很难将钨粉和炭黑完全混合均匀。钨粉和炭黑混合的不均匀需要在碳化过程中通过气氛来迁移碳原子，在氢气气氛条件下，炭黑与氢气反应生成CH₄气体，以CH₄为载体迁移碳原子；在惰性气氛下，炭黑与氧反应生成CO气体，以CO气体为载体迁移碳原子。虽然通过气体的迁移可以保证碳化完全，但是这需要更高的碳化温度，同时碳化速率下降，碳化钨晶粒的结晶完整性下降。

发明内容

为了改善钨粉和炭黑混合的均匀性以提高碳化的反应速率，从而提高碳化钨的结晶完整性，本发明提出了在钨粉和炭黑混合的过程中添加油酸(C₁₈H₃₄O₂)作为分散剂，改善炭黑在钨粉中的分散性，消除炭黑的聚集，改善钨粉和炭黑混合的均匀性。

本发明提供了一种碳化钨粉末的制备方法，包括：

步骤S1、将钨粉、炭黑和油酸混合得到混合物；

步骤S2、将所述混合物进行碳化、球磨和过筛得到碳化钨粉末。

根据本发明的优选实施方式，所述钨粉和炭黑的质量之和与油酸的体积之比为1kg:(5-15)mL。即，每1kg的固体(钨粉和炭黑)添加5-15ml的油酸，例如，每1kg的固体添加5.0ml、6.0ml、7.0ml、8.0ml、9.0ml、10.0ml、11.0ml、12.0ml、13.0ml、14.0ml或15.0ml以及它们之间的任意值的油酸。如果油酸的添加量过少，将不能起到改善炭黑在钨粉中的分散性，消除炭黑的聚集，改善钨粉和炭黑混合的均匀性的目的，如果油酸的添加量过多，则添加油酸之后，钨粉、炭黑和油酸混合形成浆料，影响后续的使用。

根据本发明的优选实施方式，所述钨粉的Fsss粒度为0.4-40μm。钨粉的粒度决定了最终形成的碳化钨的粒度。

根据本发明的优选实施方式，所述炭黑与钨粉的添加量满足下式I：

式I中：Q_C—表示炭黑质量，kg；

X_C—表示碳化钨中碳的质量含量，％；

Q_W—表示钨粉质量，kg；

—表示钨粉中氧的质量含量，％。