以钨酸钠为原料制取碳化钨粉的实验研究

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碳化钨是一种高强度、高韧性、高硬度以及具有良好的耐磨、耐热蚀性等特殊物理化学性质的材料,在材料加工、切削刀具、矿山开采、军工等领域被广泛应用。目前碳化钨主要是以钨粉为原料在高温下同炭反应制取的,而金属钨是经过一个复杂的工艺过程制取的,这导致目前制备碳化钨粉的工艺流程长、生产成本较高。钨酸钠是APT法生产三氧化钨过程中的一个中间产品,以钨酸钠为原料制取碳化钨粉可缩短流程,降低生产成本。本论文对以钨酸钠为原料,以碳化钙为还原剂制取碳化钨的工艺过程进行了研究,对影响该工艺两个主要过程-还原和高温二次碳化过程的因素进行了分析,利用差热-热重分析、X射线衍射、扫描电镜和化学分析等分析检测手段,对碳化钨的生成转化过程进行了初步探讨,获得了以钨酸钠为原料,以碳化钙为还原剂制取超细碳化钨粉的较佳工艺技术条件。碳化钨还原钨酸钠的过程研究结果表明:在还原过程中,增加碳化钙的配比,升高还原温度,增加还原时问均有利于碳化钨的生成,同时也会使还原获得的产物中的碳化钨的粒度变大,晶格缺陷减少。还原反应产物经盐酸浸出后获得的产物中氧含量接近于1%,主要物相为WC,另有少量的W2C。钨的还原碳化遵从逐步反应过程:Na2WO4→ W3-W02→W→W6C2.54→W2C→WC。还原获得的产物经二次高温碳化可使产物中的W2C转变为WC,在二次碳化过程中,提高升温速率和延长保温时间有利于晶体的长大,并且可以去除大部分的晶格缺陷,降低降温速率有利于细化碳化钨的晶粒尺寸。经二次高温碳化后可获得较纯的碳化钨粉,得到的碳化钨粉晶粒尺寸约为100 nm。本论文的实验结果证明以钨酸钠为原料以碳化钙为还原剂经还原和二次高温碳化后可获得较纯的超细碳化钨粉,该方法不仅缩短了流程,而且有利于降低碳化钨粉的生产成本,具有一定的实际意义。
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