納米碳化鎢之完美碳化

納米硬質合金不僅硬度高、耐磨性好，而且具有很高的強度和韌性，具有較好的綜合性能，其應用領域正在不斷擴大，己廣泛用於製造微型鑽、精密工模具和難切削加工領域，作為納米硬質合金生產的基礎原料——納米碳化鎢，其製備與性能對納米硬質合金的生產影響很大，並幾乎成為納米硬質合金生產的瓶頸，為此，許多國家的企業、研究機構等都進行了大量研究。

近來，有學者公開發表一種採用紫色氧化鎢還原納米鎢粉進而製備納米碳化鎢的學術方案，其過程為：

在連續式還原爐中，將氫氣流量調至40m³/h，溫度為750℃，將紫色氧化鎢置於舟皿中，其裝舟量為500g/舟，每隔15分鐘將其推入還原爐中進行還原。將還原獲得的平均細微性46nm的鎢粉，與 100nm的炭黑、氧化釩、氧化鉻加入帶水套的球磨機中進行球磨，其中納米炭黑占6.50%，氧化釩占0.35%，氧化鉻占0.55%，餘量為鎢粉，球磨時間為10小時。球磨時加入氮氣，也可以是氬氣或其他惰性氣體；球磨機加設水套，以防混合料溫度過高導致料的氧化。將球磨好的混合物放入碳化爐中進行碳化，其碳化溫度為1500℃，碳化時間為10分鐘，而後 快速冷卻，即得到細微性為120nm的均勻納米碳化鎢。

方案中，由於採用紫鎢為原料，將其置於溫度為600～800℃的40 ~50 m³/h的強氫氣流中，在強氫氣流中進行紫鎢還原、降低裝舟量，可以降低還原氣氛中的水含量並迅速消除水蒸汽對還原過程的影響，從而獲得細微性均勻的納米級鎢粉，其平均細微性小於50納米，而使用納米炭黑可以提高碳化過程中碳的活性，有利於大量成核，得到細的碳化鎢；進一步採用合適比例的炭黑與抑制劑氧化釩、氧化鉻，得到更細的碳化鎢。採用高溫、短時間碳化，大幅度地提高碳化過程中各反應物的活性，更有利於大量成核，從而獲得細微性極細的納米碳化鎢，而快速冷卻，則使得反應物迅速脫離反應狀態以阻止已形成的碳化鎢粒子的長大，從而獲得細微性均勻的納米碳化鎢粉末。這種高溫碳化技術，其碳化時間短，但碳化完全，穩定性好，易於大規模生產。