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碳化钨粉体的性质用途及其制备方法
2015年03月26日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:7122
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碳化钨粉体呈深灰色,有金属光泽,硬度与金刚石相近,为电、热良导体。熔点2870℃,相对密度 15.63,主要用于生产硬质合金。碳化钨不溶于水、盐酸和硫酸,易溶於硝酸-氢氟酸混合酸中。纯碳化钨易碎,若掺入少量钛、钴等金属,就能减少脆性。用作钢材切割工具碳化钨,常加入碳化钛、碳化钽或它们混合物,以提高抗爆能力。碳化钨化学性质稳定。碳化钨的抗高温氧化能力存在不足,温度达到500℃-800℃时,在空气中易氧化分解为W2C和碳。这个问题可通过用耐热抗氧化的金属做包裹层或粘结相,对碳化钨颗粒进行预保护。也可以与TaC、TIC等固溶形成复合碳化物,改善碳化钨的耐热抗氧化性能。碳化钨在Ar气氛中加热至2850摄度仍然稳定,在高温氮气中亦不受影响。



一、碳化钨应用与用途

1.大量用作高速切削车刀、窑炉结构材料、喷气发动机部件、金属陶瓷材料、电阻发热元件等制得。

2.用于制造切削工具、耐磨部件,铜、钴、铋等金属的熔炼坩埚,耐磨半导体薄膜。

3.用作超硬刀具材料、耐磨材料。它能与许多碳化物形成固溶体。碳化钨-TiC-Co硬质合金刀具已获得广泛应用。

4.作为NbC-C及TaC-C三元体系碳化物的改性添加物,既可降低烧结温度,又能保持优良性能,可用作宇航材料。

 

二、碳化钨粉体生产方法:

1. 将三氧化钨WO3加氢还原制得钨粉(平均粒度3~5μm)。然后以钨粉和炭黑为原料,将平均粒径为3~5μm的钨粉与等物质的量的炭黑用球磨机干混,充分混合后,加压成型后放入石墨盘,再在石墨电阻炉或感应电炉中加热至1400~1700℃,最好控制在1550~1650℃。在氢气流中,最初生成W2C,继续在高温下反应生成碳化钨。或者首先将六羰基钨[W(CO)6]在650~1000℃、CO气氛中热分解制得钨粉,然后与一氧化碳于1150℃反应得到碳化钨,温度高于该温度可生成W2C。 

2.气相分解法。这是将六羰基钨W(CO)6经热分解制得钨粉。然后用一氧化碳气进行渗碳而制备碳化钨的方法。本法的特点在于:不需要制法1那样的高温,而是用比较简单的反应装置并在低温(1150℃)下就能容易制得碳化钨。

 

三、碳化钨粉粒度分布相关知识

1、粒度分布规格表(采用费氏平均粒度检测法)

2、粗晶碳化钨

粗晶碳化钨粉具有一些与中、细晶碳化钨粉不同的特殊性能和特殊用途,尤其是高温碳化钨具有结构缺陷少、显微硬度高、微观应变小等一系列优点,所以粗晶碳化钨粉越来越获得各工业领域的重视。粗晶碳化钨粉广泛应用在地矿工具、冲压模具、石油钻采、硬面材料等领域。近几年来,化合碳高、晶粒发育完整、晶粒度大、杂质含量低、微观缺陷少的优质粗晶碳化钨更是成为许多厂家追求的目标。

总体上来说。世界范围内对W粉、碳化钨粉的研究开发,不仅历史悠久,而且方兴未艾。其研究热点两极化明显,一个方向是超细(纳米级)碳化钨粉的研发,一个是大颗粒单晶碳化钨的研发,对于粗晶碳化钨而言,其研究热点已从还原、碳化过程的动力学、微量元素的行为以及粉末的形貌和粒度的研究,转变为现在新的工艺方法和新的应用领域的开发。如在制造矿山工具用粗颗粒碳化钨粉末经过多年的研究,目前已达到了一个较高的水平。

 

四、碳化钨的毒性及健康防护注意事项:

1.碳化钨粉尘能引起支气管炎、细支气管炎、闭锁性细支气管炎和萎缩性气肿。

2.碳化钨会引起肺脏的淋巴组织细胞的增生性反应,并逐渐出现硬化。血管壁增厚并均匀化。

3.工作中接触碳化钨粉尘的人员胃肠道功能紊乱,肾受到刺激,上呼吸道出现卡他性炎症。

因此在能够接触碳化钨粉体的环境里,需要使用符合要求的防毒口罩、防尘服、手套、眼镜。在碳化钨粉体生产的各个阶段都要防止粉尘泄露,工人要做就业前身体检查,每年要定期检查一次。当工人上呼吸道出现明显症状时,要暂时调动工作,脱离与钨接触。出现肺硬化或者外呼吸功能失调时,要调离工作岗位。


(粉体圈 作者:敬之)

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