[发明专利]一种高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法

权利要求书

1.一种高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，所述高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体的制备包括机械混料、喷雾造粒、气氛煅烧脱脂与射频等离子体球化/致密化的工序，其中，所述碳化钨-钴复合粉体的碳化钨质量份数为80％-95％、钴的质量份数为5％-20％。

2.根据权利要求1所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，所述机械混料工序包括：称取与碳化钨、钴相应质量的原料粉末，经真空干燥后，装入V型混料器混料60-300min，制备出混合均匀的碳化钨-钴复合粉体。

3.根据权利要求1所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，所述喷雾造粒工序包括：

S1按照碳化钨-钴复合粉体按照1-4质量比与去离子水混合，并缓慢加入2-5wt.％的粘结剂，搅拌加热，至完全溶解，形成均匀稳定浆料。

S2将步骤S1配置的浆料通过离心式喷雾干燥塔进行造粒，得到造粒复合粉体后进入所述气氛煅烧脱脂工序。

4.根据权利要求1或3所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，所述气氛煅烧脱脂工序包括：将步骤S2造粒后得到形貌近球形的碳化钨-钴复合粉体在500-850度氩气气氛条件下煅烧1-4h，使碳化钨-钴复合粉体中的粘结剂充分分解挥发脱除。

5.根据权利要求1所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，射频等离子体球化/致密化工序包括：

S1将气氛煅烧脱脂后的形貌近球形的碳化钨-钴造粒复合粉体过270目筛，取筛下物，并放入射频等离子体球化制粉装置PFD-401送粉系统；

S2开启系统体炬、送粉探针冷却水系统，通过反复抽真空、充氩气的方式，净化射频等离子体球化制粉装置反应室、送粉器、收粉器；向等离子体反应器中输入一定量的氩气持续气流，中心气氩气流量14-20L/min，鞘气氩气流量40-60L/min，设置反应室压力为1.5-2.5psia，射频感应线圈加载高电压，电压为6-8kV，同时起弧放电，使氩气电离产生氩等离子体炬，此时等离子体功率为30kW，在鞘气中缓慢加入一定量的高纯氢气，氢气流量为3-10L/min；同时缓慢增加功率与反应室压力，分别至40kW、14.5-16.5psia；使整个等离子体反应器内保持一定压力的动态平衡，并确保射频等离子体炬稳定运行。

S3利用载气气体将形貌近球形的碳化钨-钴造粒复合粉体送入等离子体炬的中心部位高温区加热；加热时间随气/粉流“飞离”等离子体炬而结束，持续时间约为100-200毫秒。造粒复合粉体被送入等离子体炬的中心高温区，在辐射、对流、传导和化学四种传热机制作用下，吸收大量的热量，颗粒表面被迅速加热而熔化，当大于颗粒重量的50％被熔化时，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极高的温度梯度下迅速冷却，从而形成球形的颗粒；其中，温度梯度为10³-10⁶K/m。

S4当射频等离子体球化处理后，将系统抽真空至1.5-2.5psia，并净化系统1-2次，收集高纯致密碳化钨-钴球形复合球形粉体。

6.根据权利要求3所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，所述粘结剂为石蜡或聚乙二醇，且搅拌加热1-3h。

7.根据权利要求3所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，喷雾干燥塔的进料速率为20-80ml/min，进口温度控制在200-250度，出口温度控制在110-160度，电机转速1000-5000r/min；造粒后得到含有粘结剂的碳化钨-钴复合粉体，粒径在15-53μm，形貌为近球形。

8.根据权利要求5所述的高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法，其特征在于，所述步骤S1中，调节PFD-401转盘转速2.0-5.0RPM、载气氩气流量0-3.5L/min、分散气氩气流量0-2.0L/min，中心气氩气流量14-20L/min，鞘气氩气流量40-60L/min，鞘气氢气流量3-10L/min，功率为40kW，碳化钨-钴造粒复合粉体送粉速率30-120g/min。