纳米碳化钨之完美碳化

纳米硬质合金不仅硬度高、耐磨性好，而且具有很高的强度和韧性，具有较好的综合性能，其应用领域正在不断扩大，己广泛用于制造微型钻、精密工模具和难切削加工领域，作为纳米硬质合金生产的基础原料——纳米碳化钨，其制备与性能对纳米硬质合金的生产影响很大，并几乎成为纳米硬质合金生产的瓶颈，为此，许多国家的企业、研究机构等都进行了大量研究。

近来，有学者公开发表一种采用紫色氧化钨还原纳米钨粉进而制备纳米碳化钨的学术方案，其过程为：

在连续式还原炉中，将氢气流量调至40m³/h，温度为750℃，将紫色氧化钨置于舟皿中，其装舟量为500g/舟，每隔15分钟将其推入还原炉中进行还原。将还原获得的平均粒度46nm的钨粉，与 100nm的炭黑、氧化钒、氧化铬加入带水套的球磨机中进行球磨，其中纳米炭黑占6.50%，氧化钒占0.35%，氧化铬占0.55%，余量为钨粉，球磨时间为10小时。球磨时加入氮气，也可以是氩气或其他惰性气体；球磨机加设水套，以防混合料温度过高导致料的氧化。将球磨好的混合物放入碳化炉中进行碳化，其碳化温度为1500℃，碳化时间为10分钟，而后 快速冷却，即得到粒度为120nm的均匀纳米碳化钨。

方案中，由于采用紫钨为原料，将其置于温度为600～800℃的40 ~50 m³/h的强氢气流中，在强氢气流中进行紫钨还原、降低装舟量，可以降低还原气氛中的水含量并迅速消除水蒸汽对还原过程的影响，从而获得粒度均匀的纳米级钨粉，其平均粒度小于50纳米，而使用纳米炭黑可以提高碳化过程中碳的活性，有利于大量成核，得到细的碳化钨；进一步采用合适比例的炭黑与抑制剂氧化钒、氧化铬，得到更细的碳化钨。采用高温、短时间碳化，大幅度地提高碳化过程中各反应物的活性，更有利于大量成核，从而获得粒度极细的纳米碳化钨，而快速冷却，则使得反应物迅速脱离反应状态以阻止已形成的碳化钨粒子的长大，从而获得粒度均匀的纳米碳化钨粉末。这种高温碳化技术，其碳化时间短，但碳化完全，稳定性好，易于大规模生产。

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