专利名称：一种抑制超细、纳米wc粉末晶粒异常长大的方法
技术领域：
本发明涉及一种抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方法，属于粉末冶金与材 料学领域。
背景技术：
超细、纳米WC粉末是超细(合金晶粒度0. 2 0. 5 ii m)、特级超细(合金晶粒度 ^0.2um)硬质合金的关键原材料。超细、纳米WC粉末的质量对超细、特级超细硬质合金 产品的质量影响很大。超细、纳米WC粉末中WC晶粒异常长大必然会导致超细、特级超细硬 质合金中WC晶粒异常长大，从而导致合金性能的明显降低。本发明申请者发现，超细、纳米 WC粉末制备用W+C混合料中微量的Co/Fe/M杂质污染极易导致超细、纳米WC粉末晶粒异 常长大。图1为采用比表面积与比表面积平均粒度分别为6. 74% m2/g与46. lnm的纳米W 为原料，W+C混合料中Co含量为0. 0005%，在1200°C碳化保温3. 5h制备的WC粉末的高分 辨扫描电镜(HRSEM)照片。可以看出，WC粉末具有明显的多晶体特征，粉末粒度比较均勻。 分析结果表明，WC粉末的比表面积平均粒度为155. 4nm。图2为采用比表面积与比表面积 平均粒度分别为6. 74% m2/g与46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为0. 035%, 在1200°C碳化保温3. 5h制备的WC粉末的HRSEM照片。可以看出，由于W+C混合料中微量 Co的存在，即使在1200°C的低温下碳化也导致了 WC粉末晶粒产生了显著的异常长大，部分 WC粉末已具有明显的单晶特征，最大的WC单晶晶粒尺寸达400nm。分析结果表明，WC粉末 的比表面积平均粒度为280. 9nm
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效抑制超细、纳米WC粉末制备过程中， 即超细、纳米W粉末碳化过程中WC晶粒的异常长大行为，提高超细、纳米WC粉末粒度分布 的均勻性，改善超细、纳米WC粉末质量的方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方 法，通过对W+C混合料进行掺杂处理，其特征是在W+C混合料中掺入0. 03 0. 06 %的稀
土氧化物。所述的稀土氧化物以硝酸盐溶液形式加入。所述的硝酸盐溶液为La (N03) 3 6H20 溶液、Y (N03) 3 6H20、Ce (N03) 3 6H20 等溶液。采用上述技术方案的抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方法，有效抑制了超 细、纳米WC粉末制备过程中，即超细、纳米W粉末碳化过程中WC晶粒的异常长大行为，提高 了超细、纳米WC粉末粒度分布的均勻性，改善了超细、纳米WC粉末质量。
图1采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 0005%,在1200°C碳化保温3. 5h制备的WC粉末的HRSEM照片(15万倍)；
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图2采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 035%，在1200°C碳化保温3. 5h制备的WC粉末的HRSEM照片(15万倍)；图3采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 035%, La203含量为0. 06%，在1200°C碳化保温3. 5h制备的WC粉末的HRSEM照片(15 万倍)；图4采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 035%,Y203含量为0. 03%，在1200°C碳化保温3. 5h制备的WC粉末的HRSEM照片(15万 倍)。
具体实施例方式实施例1 采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 035%，以La(N03)3 *61120溶液形式在该混合料中掺入占混合料质量分数0. 06%的La203， 在1200°C碳化保温3. 5h制备WC粉末。碳化在钼丝炉内进行，采用高纯石墨舟皿与高纯H2 作保护气氛。图3为在此条件下制备的WC粉末的HRSEM照片。由图3可以看出，微量La203 的加入可对Co促进WC晶粒异常长大行为产生有效的抑制作用，掺杂WC粉末与图1中所示 的纯WC粉末特征相似、粒度接近，粉末具有明显的多晶体特征、粒度比较均勻、无异常长大 现象。分析结果表明，WC粉末的比表面积平均粒度为155. Onm。实施例2采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 035%，以Y (N03) 3 6H20溶液形式在该混合料中掺入占混合料质量分数0. 03%的Y203，在 1200°C碳化保温3. 5h制备WC粉末。碳化在钼丝炉内进行，采用高纯石墨舟皿与高纯H2作 保护气氛。图4为在此条件下制备的WC粉末的HRSEM照片。由图4可以看出，微量Y203的 加入可对Co促进WC晶粒异常长大行为产生有效的抑制作用，掺杂WC粉末与图1中所示的 纯WC粉末特征相似、粒度接近，粉末具有明显的多晶体特征、粒度比较均勻、无异常长大现 象。分析结果表明，WC粉末的比表面积平均粒度为158. lnm。实施例3:采用比表面积平均粒度为46. lnm的纳米W为原料，W+C混合料中Co含量为 0. 035%，以Ce(N03)3 6H20溶液形式在该混合料中掺入占混合料质量分数0. 04%的Ce02， 在1200°C碳化保温3. 5h制备WC粉末。碳化在钼丝炉内进行，采用高纯石墨舟皿与高纯H2 作保护气氛。微量Ce02的加入可对Co促进WC晶粒异常长大行为产生有效的抑制作用，粉 末具有明显的多晶体特征、粒度比较均勻、无异常长大现象。分析结果表明，WC粉末的比表 面积平均粒度为156. 8nm。
权利要求
一种抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方法，通过对W+C混合料进行掺杂处理达到，其特征是在W+C混合料中掺入质量含量为0.03～0.06％的稀土氧化物。
2.根据权利要求1所述的抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方法，其特征是所 述的稀土氧化物以硝酸盐溶液形式加入。
3.根据权利要求2所述的抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方法，其特征是所 述的硝酸盐溶液为 La (N03) 3 6H20 溶液、Y (N03) 3 6H20、Ce (N03) 3 6H20 等溶液。
全文摘要
一种抑制超细、纳米WC粉末晶粒异常长大的方法，属于粉末冶金与材料学领域。超细、纳米WC粉末中WC晶粒异常长大必然会导致超细、特级超细硬质合金中WC晶粒异常长大，从而导致合金性能的明显降低。本发明通过对W+C混合料进行掺杂处理实现对超细、纳米WC粉末制备过程中，即超细、纳米W粉末碳化过程中WC晶粒异常长大行为的有效抑制。本发明中的掺杂处理，即在W+C混合料中掺入0.03～0.06％的稀土氧化物，其中稀土氧化物以硝酸盐溶液形式加入。
文档编号B22F1/00GK101797644SQ201010145898
公开日2010年8月11日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者吴厚平, 张立, 熊湘君, 陈述 申请人:中南大学