一種粗晶碳化鎢的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粗晶碳化鎢的制備方法，以碳化鎢粉、鈷粉、石墨粉為原料，按照一定比例球磨混勻，在真空或惰性氣體保護(hù)下高溫處理，冷卻后破碎，并用鹽酸初步去除多余的鈷，烘干后磨細(xì)，再次用鹽酸浸出，然后用煤油作為浮選劑，去除游離碳后，烘干，得到粗晶碳化鎢粉末。該方法原料普通，操作簡單，得到的碳化鎢顆粒粗大，晶型完整，可用于粗晶硬質(zhì)合金生產(chǎn)。
【專利說明】
一種粗晶碳化鎢的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于材料冶金領(lǐng)域，具體涉及一種粗晶碳化鎢的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]較粗的碳化鎢(WC)晶粒能提高硬質(zhì)合金的沖擊韌性，因而粗晶和超粗晶碳化鎢硬質(zhì)合金廣泛應(yīng)用于石油鉆齒、沖壓模具、礦山工具等領(lǐng)域。粗晶硬質(zhì)合金的晶粒度尺寸取決于WC粉末的晶粒度大小。目前制取粗晶粒WC粉末的方法主要有:高溫還原、高溫碳化法、添加堿土金屬或堿金屬元素高溫碳化法、超細(xì)鎢粉高溫碳化法、粗細(xì)鎢粉混合碳化法、鋁熱法等。
[0003]目前生產(chǎn)碳化鎢的工藝，是將碳粉與鎢粉混合后再高溫碳化，該不適宜于生產(chǎn)粗晶碳化鎢粉末。因?yàn)殒u與碳化鎢密度的差異，碳化過程伴隨著著晶粒炸裂，得到的粗晶碳化鎢粉末是多個單晶碳化鎢聚集體，幾十微米的粗晶碳化鎢粉末制備硬質(zhì)合金晶粒度只有幾微米;其次，碳在鎢晶粒中擴(kuò)散由表層依次的為wc、w2c、w，較粗的鎢粉使得晶粒中心存在碳化不完全的現(xiàn)象，W2C、WC(1+X)將嚴(yán)重影響硬質(zhì)合金質(zhì)量。
[0004]為解決固固反應(yīng)體積膨脹，碳在固相中的擴(kuò)散慢，以致顆粒出現(xiàn)爆裂的問題，選用液相生長的方法生產(chǎn)碳化鎢是一個合適的途徑。鋁熱法是一種生產(chǎn)粗晶碳化的特殊方法。專利文獻(xiàn)CN87107470A “粗晶-碳化鎢粉末及其生產(chǎn)方法”報道了一種以鎢精礦為原料，添加氧化鐵、鋁粉、碳化鈣，利用鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量，使溫度達(dá)到2400°C左右，冷卻后將渣分離，再用硫酸、鹽酸去除雜質(zhì)，得到晶粒度為20?40μπι的粗晶碳化鎢。專利文獻(xiàn)CN200810044355“一種粗晶WC粉末的生產(chǎn)方法”采用W02或W02.9及C粉為原料與鐵及鐵的氧化物、A1-Ni合金粉混合后，裝舟熔融后，粉碎除雜得到粗晶碳化鎢，其反應(yīng)溫度也需在2040?2400°C內(nèi)，操作要求也很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種粗晶碳化鎢的制備方法。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0007]—種粗晶碳化鎢的制備方法，包括以下步驟:將碳化鎢粉與鈷粉和石墨粉混合;高溫處理;破碎后酸浸去除鈷;浮選去除游離碳;烘干后即得粗晶碳化鎢。
[0008]優(yōu)選地，所述碳化鎢粉符合GB/T4295-2008要求;具體包括GB/T4295-2008中FWC類16個牌號碳化鎢粉末，平均粒度在35.0Oym以下。
[0009]優(yōu)選地，所述碳化鎢粉、鈷粉、石墨粉的質(zhì)量比為(60?80):(15?40): (5?10);進(jìn)一步優(yōu)選為(65?75): (25?20): (10?5)。
[0010]優(yōu)選地，將碳化鎢粉與鈷粉和石墨粉混合后(高溫處理前)，進(jìn)行球磨處理；
[0011]球料比為5?15:1，球磨時間為I?3小時。
[0012]優(yōu)選地，所述高溫處理溫度為1450?1550°C。
[0013]優(yōu)選地，所述高溫處理在真空條件下進(jìn)行，真空度<50Pa。
[0014]或所述高溫處理在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，惰性氣體可選氮?dú)饣驓鍤?，其中氧含量小?.005 %。
[0015]高溫處理處理后的物料為多孔塊狀固體，易于破碎。優(yōu)選地，所述高溫處理后破碎的粒度Slmm ο
[0016]優(yōu)選地，所述酸為鹽酸或稀硫酸。
[0017]優(yōu)選地采用1:1的鹽酸除去多余的鈷;烘干后得到石墨與粗晶碳化鎢的混合物。
[0018]本發(fā)明所述1:1的鹽酸是指濃鹽酸(36.0%?38.0% )與等體積的水的混合物。
[0019]優(yōu)選地，所述酸浸去除鈷的步驟包括:將高溫處理后破碎的物料用1:1的鹽酸浸出，一般Ikg粉碎物料消耗0.8L該鹽酸;烘干后磨細(xì)，過篩，粒度小于74μπι;用1:1的鹽酸第二次浸出，一般I kg過篩料消耗0.5L該鹽酸。
[0020]優(yōu)選地，所述浮選去除游離碳的步驟包括:采用煤油作捕收劑、二號油作起泡劑，去除游離碳。利用碳化鎢與石墨密度差異大的特點(diǎn)，用煤油浮選，去除游離的碳，烘干后獲得碳化鎢。
[0021]上述制備方法具體包括以下步驟:
[0022](I)將碳化鎢粉與鈷粉和石墨粉按比例混合后球磨，球料比為5?15:1，球磨時間為I?3小時；
[0023](2)將步驟(I)所得混合物料放于剛玉皿中，在真空度彡50Pa條件下或惰性氣體保護(hù)下1450?1550°C高溫處理，氧分壓低于50Pa;
[0024](3)將高溫處理后的物料粉碎至粒度Slmm;
[0025](4)用1:1的鹽酸浸出，Ikg粉碎物料消耗0.8L該鹽酸；
[0026](5)烘干后磨細(xì)，過篩，粒度小于74μπι;
[0027](6)用1:1的鹽酸第二次浸出，Ikg過篩料消耗0.5L該鹽酸；
[0028](7)采用煤油作捕收劑、二號油作起泡劑，去除游離碳；
[0029 ] (8)烘干后得到粗晶碳化鎢。
[0030]本發(fā)明以碳化鎢為原料，與鈷粉和石墨粉混合，高溫條件下，鈷熔化，碳化鎢晶體在鈷液中生長，石墨的添加可避免W-Co-C三元化合物的生成，并能提供一個疏松多孔的環(huán)境，冷卻后獲得多孔的WC-Co-C混合塊，破碎后酸浸去除鈷，浮選去除C后即可得到粗晶碳化鎢粉末。本發(fā)明方法工藝簡單，以普通碳化鎢粉為原料，再加工即制得粗晶碳化鎢粉，其雜質(zhì)含量較少，得到的碳化鎢晶粒粗大且發(fā)育完整，可應(yīng)用硬質(zhì)合金生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件，或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過正規(guī)渠道商購買得到的常規(guī)產(chǎn)品。
[0032]實(shí)施例1
[0033I將碳化媽粉末、鈷粉、石墨粉按照65: 25:10的質(zhì)量比稱量，采用鋼球球磨，球料質(zhì)量比為10:1，球磨2小時后，將粉料置于剛玉坩禍中，在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下，使用高溫馬弗爐加熱至1500 °C，保溫I小時，自然冷卻后取出。
[0034]采用振動磨粗磨后，過18目篩網(wǎng)，每公斤粉末加入0.8L的1:1的鹽酸，70°C下攪拌5小時，獲得不溶物烘干后，再用振動磨細(xì)磨，過200目篩網(wǎng)，每公斤粉末用0.5L的1:1鹽酸浸出，將不溶物漂洗后，按照2.0kg/噸和50g/噸的比例加入捕收劑煤油和起泡劑松醇油(二號油)。浮選后取底部物料水洗后烘干，即獲得粗晶碳化鎢粉末。
[0035]實(shí)施例2
[0036I將碳化媽粉末、鈷粉、石墨粉按照75:20:5的質(zhì)量比稱量，采用鋼球球磨，球料質(zhì)量比為10:1，球磨2小時后，將粉料剛玉坩禍中，在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下，使用高溫馬弗爐加熱至1500 °C,保溫I小時，自然冷卻后取出。
[0037]采用振動磨粗磨后，過18目篩網(wǎng)，每公斤粉末加入0.8L的1:1的鹽酸，70°C下攪拌5小時，獲得不溶物烘干后，再用振動磨細(xì)磨，過200目篩網(wǎng)，每公斤粉末用用0.5L的1:1鹽酸浸出，將不溶物漂洗后，按照2.0kg/噸和50g/噸的比例加入捕收劑煤油和起泡劑松醇油(二號油)。浮選后取底部物料水洗后烘干，即獲得粗晶碳化鎢粉末。
[0038]實(shí)施例3
[0039]將碳化媽粉末、鈷粉、石墨粉按照70:25:5的質(zhì)量比稱量，采用鋼球球磨，球料質(zhì)量比為10:1，球磨2小時后，將粉料剛玉坩禍中，在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下，使用高溫馬弗爐加熱至1450 °C,保溫I小時，自然冷卻后取出。
[0040]采用振動磨粗磨后，過18目篩網(wǎng)，每公斤粉末加入0.8L的1:1的鹽酸，70°C下攪拌5小時，獲得不溶物烘干后，再用振動磨細(xì)磨，過200目篩網(wǎng)，每公斤粉末用用0.5L的1:1鹽酸浸出，將不溶物漂洗后，按照2.0kg/噸和50g/噸的比例加入捕收劑煤油和起泡劑松醇油(二號油)。浮選后取底部物料水洗后烘干，即獲得粗晶碳化鎢粉末。
[0041 ] 實(shí)施例4
[0042I將碳化媽粉末、鈷粉、石墨粉按照80:15:5的質(zhì)量比稱量，采用鋼球球磨，球料質(zhì)量比為10:1，球磨2小時后，將粉料剛玉坩禍中，在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下，使用高溫馬弗爐加熱至1550 °C，保溫I小時，自然冷卻后取出。
[0043]采用振動磨粗磨后，過18目篩網(wǎng)，每公斤粉末加入0.8L的1:1的鹽酸，70°C下攪拌5小時，獲得不溶物烘干后，再用振動磨細(xì)磨，過200目篩網(wǎng)，每公斤粉末用用0.5L的1:1鹽酸浸出，將不溶物漂洗后，按照2.0kg/噸和50g/噸的比例加入捕收劑煤油和起泡劑松醇油(二號油)。浮選后取底部物料水洗后烘干，即獲得粗晶碳化鎢粉末。
[0044]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種粗晶碳化鎢的制備方法，其特征在于，包括將碳化鎢粉與鈷粉和石墨粉混合;高溫處理;破碎后酸浸去除鈷;浮選去除游離碳;烘干后即得粗晶碳化鎢。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化鎢粉符合GB/T4295-2008要求。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述碳化鎢粉、鈷粉、石墨粉的質(zhì)量比為(60?80): (15?40): (5?10);優(yōu)選為(65?75): (25?20): (10?5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，高溫處理前先將碳化鎢粉與鈷粉和石墨粉混合后進(jìn)行球磨處理，球料比為5?15:1，球磨時間為I?3小時。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述高溫處理溫度為1450?1550°C； 優(yōu)選地，所述高溫處理在真空條件下進(jìn)行，真空度< 50Pa;或所述高溫處理在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，其中氧含量小于0.005%。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述高溫處理后破碎的粒度<Imm07.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述酸為鹽酸或稀硫酸，優(yōu)選為1:1的鹽酸。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述酸浸去除鈷的步驟包括:將高溫處理后破碎的物料用I: I的鹽酸浸出；烘干后磨細(xì)，過篩，粒度小于74μπι;用1:1的鹽酸第二次浸出。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述浮選去除游離碳的步驟包括:采用煤油作捕收劑、二號油作起泡劑，去除游離碳。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將碳化鎢粉與鈷粉和石墨粉按比例混合后球磨，球料比為5?15:1，球磨時間為I?3小時； (2)將步驟(I)所得混合物料放于剛玉皿中，在真空度<50Pa條件下或惰性氣體保護(hù)下1450?1550 °C高溫處理，氧分壓低于50Pa; (3)將高溫處理后的物料粉碎至粒度<Imm; (4)用1:1的鹽酸浸出，每Ikg粉碎物料消耗0.8L該鹽酸； (5)烘干后磨細(xì)，過篩，粒度小于74μηι; (6)用1:1的鹽酸第二次浸出，每Ikg過篩料消耗0.5L該鹽酸； (7)采用煤油作捕收劑、二號油作起泡劑，去除游離碳； (8)烘干后得到粗晶碳化鎢。
【文檔編號】C01B31/34GK105948053SQ201610460269
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】趙中偉, 陳星宇, 孫豐龍
【申請人】中南大學(xué)