专利名称：一种微/纳米级高纯钨粉末的制备方法
一种微/纳米级高纯鸽粉末的制备方法 技术^域本发明涉及一种制备微/纳米级高纯钨粉末的方法，属于粉末冶 金技术领域。
背景技术：
作为最重要的热发射和场发射材料，钨和钨合金被广泛的用作x射线管、无线电电子管中的阴极材料；及电子显微镜，离子发生器，电子枪，电 弧焊接机，气体放电管中的电极材料；电路板中的接头，雷达和各种微电子中的 热沉和封装电子材料；电子工业集成电路板的微型钻和计算机打印针头，以及热 离子能量转换系统和铯离子发动机(用于太空探测器)中关键部件的代用材料。 此外，钩重合金被广泛用作动能穿甲弹，具有放射性的贫化铀合金的代用材料以 及火箭、宇航飞行器和核反应堆的重要部件。为进一步利用钨的优良理化特性， 拓宽其应用领域，人们对减小其晶粒尺寸进行了大量研究，研究表明纳米钨合金 材料表现出了优异的力学性能，Hogwwod M C和Bentley R.在"Tungsten Refractory Metal 1994, Proc. Int. Conf"中报道纳米WC硬质合金的最高抗弯 强度可达5000MPa，纳米钨基合金的最高拉伸强度可达1700MPa，相当于传统钨基 合金的两倍。釆用纳米粉末所制备的W-Cu合金可以得到近全致密的合金，该合金 材料可广泛的用作各种集成电路、可控硅等大功率微波器件的电子封装、热沉材 料，导热率导电率大大提高，可以大大降低漏气率。美国Rutgers大学B H Kear 和L E. McCandlish等人采用特殊喷涂技术，在喷涂过程中仍然保留WC—Co复合 粉末的纳米结构，因此使零部件的表面硬度从1220Kg/mm2提高到2260Kg/mm2，大 大提高了零部件的抗磨损性能。Magnusson M H和D印pert K.在J. Mater. Res. (2000， 15 (7) : 1564-1569) 报道采用热分解羰基钩可获得单晶纳米钨粉，日本和美国也有专家报道可用气体 蒸发法及等离子体法制备粒度小于30nm的高纯纳米钩粉，但这些方法所采用的仪 器设备贵，原料成本高，工艺又不易控制，不适合规模化生产。李强等在"稀有 金属材料与工程"(2004， 33 (1) : 70-74)上报道用高能球磨法可以制备出晶 粒尺寸小于20nm、粉末颗粒尺寸在10-80mn的金属转粉体，该方法制备纳米金属 钨粉具有产量高、工艺设备简单、制出的粉末晶粒尺寸细小等优点，但缺点是球 磨过程会引入杂质使钩粉受污染、粉末球形度不好，所得粉末易于团聚且不易分 散，球磨能耗较高、噪音大。中国专利CN03150230.X公开了一种用低温超声喷雾3热转换法制备纳米级W03氧化物粉末，后两段还原得超细钨粉，再经高速剪切粉碎 机破碎、真空烘干机干燥得到平均粒径《80nm的纳米钩粉的方法，此法工序复杂， 喷雾热转换法颗粒易团聚，裂解气体污染空气、设备噪音大，高速剪切粉碎机破 碎更易引杂。 发明内容为克服现有高纯钩粉末制备方法存在的不足，本发明提出一种微/纳米级高纯 钨粉末的制备方法。一种微/纳米级高纯钩粉末的制备方法，将钨酸盐溶解于去离子水中，加入过 量稀硝酸或盐酸，使其全部生成黄色沉淀，静止24h后用去离子水清洗、过滤沉 淀3-5次;加入浓度为15%的稀氨水使黄色沉淀全部转化为透明胶体，加入氨水时需 1000-3000r/min搅拌机强力搅拌；加入占生成W03的质量百分比0. 5-2%的聚乙二醇-1000或聚乙二醇-400作表 面活性剂，强力搅拌使其均匀溶解；加入到压力为20-4(MPa、容积为0. 1-10L的反应容器中并在120-200"C水热 反应12-48h，水热反应后的产品用去离子水或乙醇清洗、过滤3-5次，在50-60 "C下干燥，得到分布均匀的纳米级氧化钩前驱体粉末；将前驱体粉末在600-80(TC下还原60-90分钟，得到高纯微/纳米级钨粉末。所述钩酸盐为偏钨酸铵、钨酸钠或钨酸钾。采用本发明制备的微/纳米钩粉末具有粒度细、成分分布均匀、纯度高的特点， 分散后的比表面粒度和粉末形貌分析粒度小于80mn，粉末的钨晶粒度为20-30皿， 粉末呈球形或近球形，含氧量低于0.18%,钨含量大于99.5%，此粉末具有良好 成形性和烧结活性。
具体实施方式
实施例1:1、 将16克偏^K铵溶解于300ml去离子水中，加入过量稀硝酸，使其全部 生成黄色沉淀，静止24h后用去离子水清洗、过滤沉淀3-5次；2、 加入浓度为15%的稀氨水使黄色沉淀全部转化为透明胶体，加入氨水时需 1000-3000r/min搅拌机强力搅拌；3、 加入1.0wt.y。(以理论上生成W03的质量百分比计算)聚乙二醇-400作表 面活性剂，强力搅拌使其均匀溶解4、 将上述胶体加入到压力为20-40MPa、容积为0. 5L的反应容器中并在150 。C水热反应24h，水热反应后的产品用去离子水或乙醇清洗、过滤3-5次， 在50-6(TC下干燥，得到一次颗粒粒度小于50nm、分布均匀的纳米级氧化 钨前驱体粉末；5、 将纳米级氧化钩前驱体粉末在600-800。C下还原90min，得到分散后的比 表面粒度和粉末形貌分析粒度小于80nm，粉末的钨晶粒度为20-30nm，粉 末呈球形，含氧量低于0.18%、钩含量大于99. 6%的高纯纳米级钨粉末， 此粉末具有良好成形性和烧结活性。实施例2:1、 将16克鸨酸钠溶解于300ml去离子水中，加入过量盐酸，使其全部生成 黄色沉淀，静止24h后用去离子水清洗、过滤沉淀3-5次；2、 加入浓度为15%的稀氨水使黄色沉淀全部转化为透明胶体，加入氨水时需 1000-3000r/min搅拌机强力搅拌；3、 加入1. 5wt.% (以理论上生成W03的质量百分比计算)聚乙二醇-1000作 表面活性剂，强力搅拌使其均匀溶解；4、 将上述胶体加入到压力为20-40MPa、容积为1L的反应容器中并在180°C 水热反应24h，水热反应后的产品用去离子水或乙醇清^先、过滤3-5次，在 50-6(TC下干燥，得到均匀分布的纳米级氧化钩前驱体粉末；5、 将纳米级氧化钩前驱体粉末在600-80(TC下还原60min，得到分散后的比表 面粒度和粉末形貌分析粒度小于70nm，粉末的钨晶粒度为20-25nm，粉末 呈球形，含氧量低于0.18%、钨含量大于99. 5%的高纯纳米级钨粉末，此 粉末具有良好成形性和烧结活性。
权利要求
1. 一种微/纳米级高纯钨粉末的制备方法，其特征在于将钨酸盐溶解于去离子水中，加入过量稀硝酸或盐酸，使其全部生成黄色沉淀，静止24h后用去离子水清洗、过滤沉淀3-5次；在搅拌条件下加入浓度为15％的稀氨水使黄色沉淀全部转化为透明胶体；加入占生成WO3的质量比0.5-2％的聚乙二醇-1000或聚乙二醇-400作表面活性剂，强力搅拌使其均匀溶解；加入到压力为20-40MPa、容积为0.1-10L的反应容器中并在120-200℃水热反应12-48h，水热反应后的产品用去离子水或乙醇清洗、过滤3-5次，在50-60℃下干燥，得到分布均匀的纳米级氧化钨前驱体粉末；将前驱体粉末在600-800℃下还原60-90分钟，得到高纯微/纳米级钨粉末。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钩酸盐为偏钨酸铵、 钨酸钠或钩酸钾。
全文摘要
一种微/纳米级高纯钨粉末的制备方法。将钨酸盐溶解于去离子水中，加入过量稀硝酸或盐酸，使其全部生成黄色沉淀，在搅拌条件下加入稀氨水使黄色沉淀全部转化为透明胶体，加入表面活性剂，强力搅拌使其均匀溶解；进行水热反应，水热反应后的产品用去离子水或乙醇清洗、过滤，干燥，得前驱体粉末；将前驱体粉末还原得到高纯微/纳米级钨粉末。采用本发明制备的微/纳米钨粉末具有粒度细、成分分布均匀、纯度高的特点，分散后的比表面粒度和粉末形貌分析粒度小于80nm，粉末的钨晶粒度为20-30nm，粉末呈球形或近球形，含氧量低于0.18％，钨含量大于99.5％，此粉末具有良好成形性和烧结活性。
文档编号B22F9/24GK101259538SQ20071003450
公开日2008年9月10日 申请日期2007年3月8日 优先权日2007年3月8日
发明者刘文胜, 马运柱, 黄伯云 申请人:中南大学