氧化钨微观结构的研究

随着钨制品行业的不断发展，制造商对其质量和性能要求也越来越高。作为钨制品的重要生产原材料之一，氧化钨的化学纯度、流动性、松装密度、FSSS粒度、比表面积等性质都会在很大程度上影响钨制品的性能。所以，对氧化钨微观结构的研究是很有必要的。

所有的钨氧化物都是以APT（仲钨酸铵）为原料，再经过煅烧而制得。由于煅烧条件的不同，所以得到的氧化钨粉末也不同，可能是黄色氧化钨（WO3）、蓝色氧化钨（WO2.98）或者是紫色氧化钨（WO2.72）。

黄色氧化钨，简称黄钨，是一种细碎的黄色晶体状粉末。黄钨的结构取决于温度：它在740°C以上为四方晶系、330-740°C为正交晶系、17-330°C为单斜晶系、-50-17°C为三斜晶系。

蓝色氧化钨，简称蓝钨，是指一类含有钨（Ⅵ）及钨（Ⅴ）混合价态的深蓝色化合物。随着煅烧条件的不同，所得的蓝钨相组成也不一样，但其是以WO2.98为主相或以铵钨青铜（ATB）为主相。

紫色氧化钨，简称紫钨，是一种紫色的细碎晶体状粉末。其因有独特的晶体结构，即所有的氧化钨团粒内部都具有丰富的裂纹，而具有较大的空隙、较低的松装密度和显著的表面效应等特点。

为了比较钨氧化物的微观结构，分别采用了低倍和高倍扫描电镜观察不同氧化钨的外观形貌与内部结构。

a.以W20O58为主相的蓝钨；b.以ATB为主相的蓝钨；c.紫钨；d.黄钨

图 1 几种氧化钨团粒的扫描电镜低倍照片

a.以W20O58为主相的蓝钨；b.以ATB为主相的蓝钨；c.紫钨；d.黄钨

图 2 几种氧化钨团粒的扫描电镜高倍照片

表 1 几种氧化钨的粒度对比

从图1、图2和表1中可以看出：（1）不同的氧化钨其外观形貌区别不大，即均保持了仲钨酸铵的外观形貌，但是颗粒粒度发生了较大的变化；（2）从图2可以看出，黄钨和蓝钨颗粒均有鲜明的棱角，而紫钨的形貌则与二者有明显不同，每个大颗粒均为针状或棒状晶粒组成的疏松颗粒团。

为了研究氧化钨团粒的内部结构，将其制成了金相样品。图3为几种氧化钨团粒的剖面扫描电镜照片。

a.以W20O58为主相的蓝钨；b.以ATB为主相的蓝钨；c.紫钨

图3 几种氧化钨团粒的剖面扫描电镜照片×1000

从图3中可以看出，氧化钨团粒的表面形貌延伸到了团粒的内部，且都具有丰富的裂纹，特别是紫色氧化钨颗粒。

为了研究氧化钨颗粒的形貌与大小，将其进行透射电镜和电子衍射表征，分别为图4和图5。

a.以W20O58为主相的蓝钨；b.以ATB为主相的蓝钨；c.紫钨；d.黄钨

图 4 不同氧化钨颗粒的透射电镜照片

a.以W20O58为主相的蓝钨；b.以ATB为主相的蓝钨；c.紫钨；d.黄钨

图 5 几种氧化钨的电子衍射图谱

从图4中可以看出：（1）不同的氧化钨颗粒形貌及尺寸相差很大，紫色氧化钨颗粒形貌为棒状，其余为近球状；（2）棒状紫钨颗粒尺寸最大，有几个微米，横断面尺寸在100~200nm左右，而以ATB为主相的蓝钨颗粒尺寸最小，且横断面尺寸为10nm左右；（3）WO3颗粒的横断面尺寸与以WO2.98为主相的蓝钨颗粒尺寸相当，为40nm左右；（4）从颗粒间的聚合程度来看，以ATB为主相的蓝钨的颗粒间隙最小。

通过上述把内容的介绍可知，相对于其他氧化钨来说，具有独特棒状结构的紫色氧化钨更适合用来生产钨粉和碳化钨粉。

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