近年來制備超細(xì)或納米WC粉末的方法主要有:機(jī)械合金化法、直接還原碳化法、溶膠凝膠法、氣相碳化法、固定床化學(xué)氣相法、等離子體法等。
機(jī)械合金化法
柳林等采用機(jī)械合金化法,先將W粉與C粉按原子比1:1混合后,放入鋼管中并通入氬氣,然后選用直徑為12mm的WC磨球,采用球料比為18:1, 在行星式球磨機(jī)上進(jìn)行高能球磨,通過該方法獲得了平均晶粒尺寸為7.2nm的WC粉末。馬學(xué)鳴等利用機(jī)械合金化技術(shù),將粒度約為75μm的W粉和C粉按原子比1:1混合,選用的球料比為30:1,在QM-1F行星式高能球磨機(jī)上進(jìn)行球磨,球磨100h后,獲得平均晶粒大小為11.3nm的WC粉末。
直接還原碳化法
制備超細(xì)WC粉末的還原碳化方法可以分成兩大類:(1)還原碳化兩步法: 步是從含W的前驅(qū)體中分解和還原制備出W粉;第二步是將W粉與含C的物質(zhì)混合并加熱到高溫,通過化學(xué)反應(yīng)碳化生成WC粉末。采用這種方法 初是將W粉和C粉混合后在高溫(1400-1600℃)下反應(yīng)化合生成WC粉末。(2)還原C化一步法即直接還原碳化法:將含W的前驅(qū)體與含C物質(zhì)混合后在高溫下直接還原碳化生成WC粉末。采用這種方法不僅提高了WC粉末的生產(chǎn)效率,而且獲得的WC粉末分布更加均勻和晶粒更加細(xì)小。
羅崇玲等采用直接還原碳化法獲得了晶粒大小為15-30nm的WC粉末。制備方法如下:以WO3和C為原料,首先對(duì)WO3和C的混合料進(jìn)行濕磨,其中C與W原子比大于1,隨后將濕磨后漿料進(jìn)行噴霧干燥,然后以N2作為保護(hù)氣體,在高溫(1000-1100℃)下還原碳化制備出WC粉末和過量C的中間產(chǎn)物, 將含碳量調(diào)至(6.13±0.05)%。
孫鵬采用包埋-直接還原碳化法獲得納米碳化鎢粉末。還原以及化合反應(yīng)在A12O3包埋裝置中進(jìn)行,在高溫時(shí)該裝置能夠提供還原性氣氛,從而避免WC被氧化。先對(duì)原料WO3和C進(jìn)行高能球磨預(yù)處理,然后在1300℃保溫3小時(shí)進(jìn)行合成反應(yīng), 再對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行高能球磨再處理,在球磨40h后制備出晶粒大小為26nm的WC粉末。
溶膠-凝膠法
熊仁金等采用溶膠凝膠/原位碳化法制備出納米碳化鎢粉末,制備步驟如下:先 將雙氧水(H202的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)加入到W粉(200目)中,以冰醋酸和無水乙醇作為穩(wěn)定劑,先制備出黃色的鎢溶膠,并通過蒸發(fā)除去多余的水分,然后加入溶有酚醛樹脂的無水乙醇,經(jīng)過超聲混合后得到含W源和C源的溶膠,將其陳化后得到凝膠, 以H2和AR作為保護(hù)氣體,再900℃碳化,制備出晶粒大小10.2nm的WC粉末。
氣相碳化法
日本光井彰利用氣相碳化法獲得了納米碳化鎢粉末,他以WCl6為W源,以CH4為氣相C源,在高溫下(1300-1400℃)下通過化學(xué)反應(yīng),制備出晶粒大小為20-30nm的WC粉末,并對(duì)反應(yīng)物-生成物體系之間的晶粒大小關(guān)系以及反應(yīng)的溫度進(jìn)行了較為詳細(xì)論述。日本東京鎢公司申請(qǐng)了以WO3作為W源和以CO為碳化氣體的直接碳化法制備超細(xì)WC粉末的專利,其制備出的WC粉末的粒度以及含C量都能控制。
固定床化學(xué)氣相法
李剛等采用固定床化學(xué)氣相法成功制備出15nm左右的WC粉末。以納米WO3作為W源,用乙炔作為C源,制備步驟如下:將納米WO3放入石英反應(yīng)舟中,然后將該舟放入高溫不銹鋼管式反應(yīng)器中;抽真空后通入H2,在660℃保溫1.5h后,納米WO3粉末被全部還原成納米á-W粉,然后減少H2的流量,并通入乙炔,升溫至800℃保溫4h,納米á-W粉末轉(zhuǎn)變?yōu)閃C粉末。
等離子體法
制備超細(xì)/納米WC粉末還有一種常用的方法:等離子體法,利用等離子體作為熱源,其溫度可達(dá)4000~5000℃,在這樣的高溫下,粉末原料將發(fā)生分解和反應(yīng),生成所需的產(chǎn)物。該方法一般采用WO3,WC或W作為W源,以CH4作為C源,反應(yīng)后主要生成β-WC或W2C,日本的龜山哲也等的研究表明:當(dāng)CH4與WC的摩爾比大于15時(shí),β-WC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%-95%,粉末粒徑約10nm。TEM觀察β-WC晶粒大小為5-20nm,具有良好的分?jǐn)?shù)性。
關(guān)鍵詞:醫(yī)藥氣流粉碎機(jī) 實(shí)驗(yàn)室粉碎機(jī) 實(shí)驗(yàn)室氣流粉碎機(jī) 氣流磨