专利名称：一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法
技术领域：
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体地说是一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法。
背景技术：
钨铜合金由于强度高、硬度高，而且具有耐电弧侵蚀性、抗熔焊性的优点，在电阻焊、电触头材料、电火花加工等离子电极材料上具有广泛的应用。具体可用在大规模集成电路中的引线框架、固态微波管等电子器件中的热沉基片、航天技术中短时耐高温热侵蚀的火箭喷管喉衬等部件的重要材料。如在军事上利用W-Cu复合材料的耐热性、高导电性和抗电弧、抗磨擦等性能作为电磁炮的导轨材料，又利用该复合材料的高密度和机械强度用作破甲弹的破甲药性罩，从而大大提高了破甲弹的穿透能力。此外，由于W-Cu合金还具有良好的抗燃气耐腐蚀性能，在火箭发动机上作为喷咀鼻锥也得到了应用。目前，钨铜合金通常采用粉末冶金法或熔渗法制备。采用粉末冶金法时，由于W和Cu液相润湿角不为零且W和Cu又互不溶解，因此无论是液相烧结或是固相烧结均难以使烧结产品的相对密度大于98%。 近年来，钨铜合金制备逐渐转向了超细W-Cu复合粉末的制备工艺方面。有关研究表明，在液相烧结时，钨铜合金致密化的主导机制是颗粒重排，成分的均匀性和粉末粒度均会对颗粒重排产生巨大的影响，而由于细小颗粒的毛细管力比较大，因而有利于重排过程的进行。所以制备出颗粒细小、弥散分布均匀的W-Cu复合粉末则可以提高烧结活性，进而可获得物理性能良好、致密度高的的W-Cu合金。已有的方法包括:化学共沉淀法、溶胶一喷雾干燥一共还原法等，但此类方法工艺繁琐，不易操作，且制得的复合粉末分散性、均匀性不高。
发明内容
针对现有技术中，钨铜复合粉末制备方法繁琐且所得复合粉末分散性、均匀性不高等缺点，本发明提供一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按质量比为1.42 0.20取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.(Γ2.2mol/L，钨酸钠浓度为1.29、.18mol/L，然后将配制的钨酸钠溶液加至硝酸铜溶液中，充分混合，制得混合溶液，之后用NaOH溶液调节混合溶液pH值为5飞，使混合溶液出现溶胶；
步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为6 20MPa、温度为160 180°C条件下反应20 25h后，自然冷却；
步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于75 85°C条件下恒温脱水干燥7lh，得钨铜氧化物固体复合粉末；
所述步骤一中将配制的钨酸钠溶液加至硝酸铜溶液中，然后进行搅拌并超声波处理，使其充分混合。本发明的有益效果为:
本发明采用水热合成法制备钨铜氧化物复合粉末，在反应釜中一步制备出钨铜氧化物复合粉体，减少了现有方法中前驱体溶液雾化、干燥和前驱体锻烧分解过程，工艺简单、易操作，并且节约了大量能源；
本发明采用水热合成法制备的氧化钨铜复合粉体，在反应釜中一步制备出钨铜氧化物复合粉体，不用再进行热分解，保留了溶液中分子级的混合状态，可制得颗粒超细、组织均匀的钨铜氧化物复合粉末，从而改善钨铜合金的烧结性能，制备出致密度较高、导热导电性能优异的钨铜合金；
本发明采用水热法中温液相控制，可通过调节反应温度、压力、溶液成分和PH等因素来达到有效地控制反应和晶体生长的目的，能耗相对较低，适用性广。
图1实施例1样品 XRD衍射分析 图2实施例1样品电镜 图3实施例2样品电镜 图4实施例3样品电镜 图5实施例4样品电镜图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的阐述。一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按质量比为1.42 0.20取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.(Γ2.2mol/L，钨酸钠浓度为1.29、.18mol/L，然后将配制的钨酸钠溶液加至硝酸铜溶液中，充分混合，制得混合溶液，之后用NaOH溶液调节混合溶液pH值为5飞，使混合溶液出现溶胶；
步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为6 20MPa、温度为160 180°C条件下反应20 25h后，自然冷却；
步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于75 85°C条件下恒温脱水干燥7lh，得钨铜氧化物固体复合粉末；
所述步骤一中将配制的钨酸钠溶液加至硝酸铜溶液中，然后进行搅拌并超声波处理，使其充分混合。实施例1
一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按质量比为1.42取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.0mol/L，钨酸钠浓度为1.29mol/L，然后将配制的钨酸钠浓度加至硝酸铜溶液中，搅拌lOmin、于25°C条件下超声IOmin,使其充分混合,制得混合溶液,之后用2.5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH值至5，使混合溶液出现溶胶；
步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为lOMPa、温度为160°C条件下反应20h后，自然冷却；
步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于75°C条件下恒温脱水干燥7.5h，得钨铜氧化物固体复合粉末。所得的复合粉末样品的XRD衍射分析图及电镜图如图1和图2所示，由图可以看出，制备出的粉体颗粒细小，呈球状，粒度在2-10 μ m之间。XRD分析表明，所得产物粉末主要有WO3和CuO两种氧化物组成。实施例2
一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按质量比为0.2取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.lmol/L，钨酸钠浓度为0.18mol/L，然后将配制的钨酸钠浓度加至硝酸铜溶液中，搅拌12min、于25°C条件下超声IOmin,使其充分混合,制得混合溶液,之后用2.5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH值至5.5，使混合溶液出现溶胶；
步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为12MPa、温度为165°C条件下反应22h后，自然冷却；
步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于78°C条件下恒温脱水干燥7.6h，得钨铜氧化物固体复合粉末。所得的复合粉末样品的电镜图如图3所示，由图可以看出，制备出的粉体颗粒细小，呈球状，粒度在2-10μπι之间。
实施例3
一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按质量比为1.0取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.15mol/L，钨酸钠浓度为0.90mol/L，然后将配制的钨酸钠浓度加至硝酸铜溶液中，搅拌lOmin、于25°C条件下超声IOmin,使其充分混合,制得混合溶液,之后用2.5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH值至6.0，使混合溶液出现溶胶；
步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为16MPa、温度为170°C条件下反应25h后，自然冷却；
步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于82 °C条件下恒温脱水干燥8h，得钨铜氧化物固体复合粉末。所得的复合粉末样品的电镜图如图4所示，由图可以看出，制备出的粉体颗粒细小，呈球状，粒度在2-10 μ m之间。实施例4
一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按质量比为0.5取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.2mol/L，钨酸钠浓度为0.50mol/L，然后将配制的钨酸钠浓度加至硝酸铜溶液中，搅拌lOmin、于25°C条件下超声IOmin,使其充分混合,制得混合溶液,之后用2.5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH值至5.5，使混合溶液出现溶胶；
步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为20MPa、温度为180°C条件下反应20h后，自然冷却；
步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于85 °C条件下恒温脱水干燥8h，得钨铜氧化物固体复合粉末。所得的复合粉末样品的电镜图如图5所示，由图可以看出，制备出的粉体颗粒细小，呈球状，粒度在2-10 μ m之间。本发明工艺简单，易于操作，成本较低，制备的超细钨铜氧化物复合粉末具有颗粒超细、高纯、粒径分布窄、流动性好、颗粒团聚程度轻、晶体发育完整以及工艺简单等优点。同时，通过控制酸化条件、 时间、温度等影响因素，获得了一些有意义的结果，因此本发明具有十分广阔的应用前景。
权利要求
1.一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:按质量比为1.42 0.20取钨酸钠和硝酸铜为原料，然后分别配制成溶液，其中硝酸铜浓度为2.(Γ2.2mol/L，钨酸钠浓度为1.29、.18mol/L，然后将配制的钨酸钠溶液加至硝酸铜溶液中，充分混合，制得混合溶液，之后用NaOH溶液调节混合溶液pH值为5飞，使混合溶液出现溶胶； 步骤二:将步骤一所得含溶胶的混合溶液装入高压反应釜中，于压强为6 20MPa、温度为160 180°C条件下反应20 25h后，自然冷却； 步骤三:将步骤二反应所得产物滤出后，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤后的样品于75 85°C条件下恒温脱水干燥7lh，得钨铜氧化物固体复合粉末。
2.如权利要求1所述的水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法，其特征在于:所述步骤一中将配制的钨酸钠溶液加至硝酸铜溶液中，然后进行搅拌并超声波处理，使其充分混合 。
全文摘要
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体地说是一种水热合成钨铜氧化物复合粉末的制备方法。本发明采用水热合成法制备钨铜氧化物复合粉末，在反应釜中一步制备出钨铜氧化物复合粉体，不用再进行热分解，保留了溶液中分子级的混合状态，可制得颗粒超细、组织均匀的钨铜氧化物复合粉末，从而改善钨铜合金的烧结性能，制备出致密度较高、导热导电性能优异的钨铜合金。
文档编号B22F9/24GK103223494SQ20131010196
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者李继文, 赵晶晶, 魏世忠, 赵清, 张国赏, 徐流杰, 张盘龙 申请人:河南科技大学