一种两段式还原制备超细钼粉的方法与流程

本发明属于超细金属粉末制备领域，具体涉及一种二段式超细钼粉制备方法。

背景技术：

金属钼拥有许多优秀的性质，如高强度和弹性模量，低膨胀系数和高导电性，还有较好的抗腐蚀性。这些性质使它在冶金工业、电子工业和化学工业等多个行业中均有应用。相比于普通钼粉，超细钼粉拥有更为优异的性质。目前制备超细钼粉已经研究了几种方法，如微波等离子气相沉积法，溶胶凝胶法，自蔓延高温合成法，蒸发态mocl3还原法等。这些方法的问题在于设备要求高，生产成本大。而使用碳、氢气两步复合还原的方法，成本低，所需设备简单，可以说是一种制备超细钼粉的实用化方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种制备超细钼粉的方法。先使用碳还原使大部分原料成为超细钼粉，然后使用氢气还原除去剩余氧使最终产品为高纯度的超细钼粉。其工艺简单，设备要求低，生产成本低且能够工业化生产。

一种二段式制备超细钼粉的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将原料与碳混合后在一定温度下进行还原，在碳配比不足的情况下，将大部分的原料还原为钼，同时在产物中留下少量的剩余氧以保证没有碳残留；注意碳的量不能过多，要将碳的量控制在使原料只能大部分还原为钼的程度，碳添加量可为理论添加量(全部还原为钼粉)的90-98％。

2)将第一段得到的产物置于氢气中，在一定温度下再次还原，去除剩余的氧，得到高纯度的超细钼粉。

进一步的，所述的原料为三氧化钼、二氧化钼或钼酸铵；使用三氧化钼或钼酸铵作为原料，需要在500～650℃完成到moo2的转变，之后在900～1100℃完成二氧化钼到钼粉的转变；使用二氧化钼作为原料，在900～1100℃进行反应即可。

第一段使用碳进行还原，是因为相较于氢气还原，碳还原过程由于没有化学气相迁移机理的存在，从而得到的产物颗粒较小，可以得到亚微米级。

第一段反应使碳配比不足，是为了不让碳过量，使产物中出现mo2c等难以去除的物质。碳配比不足，保留一些剩余氧，可以在第二段反应中使用氢气除去，如此可以同时保证产品的粒度和纯度。

进一步的，本发明第二段使用氢气还原产品，反应温度在800～1000℃，最终得到高纯度的钼粉。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1，本发明使用的主要还原剂为碳，价格低廉，可以有效的降低成本。

2，本发明的产物颗粒大小为0.2～0.5μm的超细钼粉。

附图说明

图1为实例1得到的超细钼粉的x射线衍射图(xrd)。

图2为实例1得到的超细钼粉的扫描电镜图片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

以高纯三氧化钼作为原料，进行两段式还原。第一段反应为碳还原，将高纯三氧化钼与活性碳按摩尔比1：2.3的比例混合，首先在650℃保温2小时，期间通氩气保护，使三氧化钼还原为二氧化钼。之后，将样品在1050℃下反应2个小时，使大部分二氧化钼反应为钼。第二段为氢气还原，在900℃下，通入高纯氢气，反应2个小时，除去剩余的氧。图1为制备出的超细钼粉的x射线衍射图(xrd)。图2为制备得到的超细钼粉的扫描电镜图片，可以看到金属钼粉的颗粒大小约为0.2～0.5μm。

实施例2

以高纯三氧化钼作为原料，进行两段式还原。第一段反应为碳还原，将高纯三氧化钼与活性碳按1：2.1的比例混合，首先在650℃保温2小时，期间通氩气保护，使三氧化钼还原为二氧化钼。之后，将样品在1050℃下反应2个小时，使大部分二氧化钼反应为钼。第二段为氢气还原，在900℃下，通入高纯氢气，反应2个小时，除去剩余的氧。得到粒径颗粒大小约为0.2～0.5μm的超细钼粉。

技术特征：

技术总结
本发明为一种用两段式还原来制取超细钼粉的方法。第一段是使用碳作为还原剂，高纯三氧化钼(也可以使用二氧化钼或钼酸铵)为原料。在第一段反应时，使碳的配比不足，让大部分原料(约95％)被碳还原成钼粉，但同时保留一定量的氧化钼，防止产生碳过量的问题。之后在第二段反应中，使用氢气为还原剂，还原剩余的氧化钼，保证钼粉纯度(>99.9％)。本发明主要的还原工作由碳还原完成，所产生的产品的颗粒较小，约为0.2～0.5μm。同时，先使用碳还原再使用氢还原的方式即保证了钼粉的纯度，也节省了还原剂氢气的成本。本方法使用的原料简单，成本较低，整个工艺流程易于操作，适合工业化生产。

技术研发人员：张国华;王大航
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2017.08.02
技术公布日：2017.10.20