三氧化钨直接碳化法

碳化法三氧化钨(WO3)直接碳化法也称作三氧化钨还原法,用该方法可制备优质超细碳化钨粉,该工艺流程如图所示,生产过程所需的设备由混料器、制粒机、干燥器及两台回转炉组成。

首先将三氧化钨(质量分数,84%)粉末与炭黑(质量分数,16%)的混合料制成直径为3mm的粒球,然后在两台回转炉中连续进行还原/碳化。反应过程中连续经过一系列中间产物:
WO3→WO2.9→WO2.72→WO2.0→W→W2C→WC。

WO3在第一台回炉内于1247℃、N2气氛中加热,反应产物为WO2.72、WO2和W的混合物,超细晶粒形核发生在中间产物WO2.72和WO2的转变过程中,这是由于WO2.72本身晶粒细及WO2.72向WO2转变时的体积急剧收缩及密度显著增加而引起的。在物料中含有炭黑的情况下,不会形成促使晶粒长大的WO2(OH)2化合物,从而避免了WO2(OH)2的气相迁移而发生晶粒长大。细小的WO2转变为超细W晶粒时颗粒不会变粗。在第二台回转炉内于1500℃、氢气气氛中超细W直接被碳化时,一般都添加少量晶粒生长抑制剂,以防止超细硬质合金中的晶粒长大。

实验表明,在直接碳化过程中,原始三氧化钨和炭黑对碳化钨特性的影响表现在炭黑颗粒大小按C→B→A次序减小。当原始氧化钨颗粒度为2.60微米和1.80微米时,碳化钨粒度几乎不受炭黑粒度的影响,此时碳化钨粉末粒度均为0.50微米左右。采用粒度为1.00微米的三氧化钨和细颗粒炭黑碳化时,所准备的碳化钨粒度为0.36微米,此时碳化钨粒度大小取决于原始三氧化钨粒度,碳化钨粉末与所准备的WC-CO合金具有细而均匀的结构组织。

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