钨粉作为过渡金属钨的重要中间产品,由于其强还原性,常被用于生产氧化钨、钨酸盐、碳化钨、钨棒等钨制品。但由于W粉的颗粒形状不同,钨制品的理化性能和具体用途也不同。根据颗粒形状的不同,钨粉可分为球形钨粉和不规则钨粉。
球形钨粉因其良好的流动性和较高的振实密度,常被用作热喷涂、多孔材料、过滤材料、火箭发汗材料、粉末冶金工业等领域的高科技材料。钨粉的生产方法有哪些?它们的特点是什么?
(1)电弧喷枪法:以普通DC弧焊机为电源,用S(3)P-3电弧喷枪传输控制两根自耗电极钨丝的交点开始电弧熔化,用压缩空气雾化形成所需产品。该方法设备简单,但产品质量不稳定,一致性差,不利于工业化生产。
(2)等离子体法:将钨粉加入等离子体射流中,使钨粉颗粒表面熔化形成熔滴,熔滴因表面张力而收缩形成球体,然后快速冷却得到产品。该方法具有等离子体能量高度集中、使用方便灵活、热利用率高、成本低、产品纯度和球形度高等优点。
(3)气相沉积法:1963年,研究人员发明了一种用气相沉积法从WF6中获得大粒径(40 ~ 650)球形钨粉的工艺,但尚未实现规模化生产。
(4)钨粉再氧化还原法:钨粉在一定温度、氧化时间和空气气氛下局部氧化,形成成分复杂、粒度细、比表面积大的特殊氧化钨;还原反应将有利于去除原始钨粉的棱角。该方法仍可使用传统设备,生产成本低、产品粒度范围窄。
(5)仲钨酸铵循环氧化还原法:以超纯仲钨酸铵为原料,在氩气气氛下煅烧得到紫钨,紫钨在氢气中还原,纯度为99.99%,露点低于-40,然后在空气中氧化成WO3,WO3在氢气中还原得到所需产品。该方法可生产亚微米球形钨粉,但工艺路线长、参数难以控制,不适合工业化生产。
(6)钨酸铵超搅拌-干燥-还原法:将饱和的钨酸铵溶液与分散剂超声搅拌混合均匀,搅拌时加入浓硫酸产生沉淀,将沉淀滤出,干燥粉碎,然后在氢气还原炉中还原得到产品。该方法工艺路线长、工艺参数难以控制、废液污染大。
球形钨粉是钨合金、钨材料和硬质合金的主要原料;球形钨粉可与其他金属粉混合制成钨合金;球形钨粉可加工得到钨棒、钨丝、钨棒等钨材料;球形钨粉可以通过碳处理制成碳化钨粉,碳化钨粉可以制成铣刀、钻头、模具等硬质合金刀具。