鎢粉生產(chǎn)原理

鎢粉除了對雜質(zhì)含量有一定的要求外，氧含量要控制在一定范圍內(nèi)。常用鎢粉粒度一般為費氏平均粒度2～10μm。鎢粉為多角形顆粒形狀。此外，鎢粉的比表面、松裝密度、搖實密度等也在一定范圍內(nèi)變化。鎢粉的性能對鎢材的生產(chǎn)和鎢粉末冶金制品的質(zhì)量有直接的影響，特別是純度和粒度的影響更為明顯。鎢粉是依據(jù)純度和粒度以及不同的用途而分類的。

最早生產(chǎn)鎢粉是按化學(xué)純度將氫還原鎢粉分為三級；日本已制定了《鎢粉及碳化鎢粉》的工業(yè)標準(JISH2116-1979)；英、法和前蘇聯(lián)等國均設(shè)有統(tǒng)一的鎢粉國家標準。中國工業(yè)生產(chǎn)的鎢粉于1982年制定了《氫還原鎢粉的技術(shù)條件》(GB3458-82)。該標準規(guī)定了鎢粉的性能和分類牌號．并對檢驗方法、驗收規(guī)則、包裝、運輸和儲存等項目都做了明確的規(guī)定。對于特殊用途和軍工專用的鎢粉，生產(chǎn)廠可根據(jù)用戶要求試制生產(chǎn)。

鎢大部分用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金和鎢鐵。鎢與鉻、鉬、鈷組成耐熱耐磨合金用于制作刀具、金屬表層硬化材料、燃氣輪機葉片和燃燒管等。鎢與鉭、鈮、鉬等組成難熔合金。鎢銅和鎢銀合金用作電接觸點材料。高密度的鎢鎳銅合金用作防輻射的防護屏。金屬鎢的絲、棒、片等用于制作電燈泡、電子管的部件和電弧焊的電極。鎢粉可燒結(jié)成各種孔隙度的過濾器。FW-1用于大型板坯、鎢錸電偶原料。FW-2用于觸頭合金、高比重屏蔽原料。FWP-1用于等離子噴鍍材料。

鎢粉是加工粉末冶金鎢制品和鎢合金的主要原料。純鎢粉可制成絲、棒、管、板等加工材和一定形狀制品。鎢粉與其他金屬粉末混合，可以制成各種鎢合金，如鎢鉬合金、鎢錸合金、鎢銅合金和高密度鎢合金等。鎢粉的另一個重要應(yīng)用是制成碳化鎢粉，進而制備硬質(zhì)合金工具，如車刀、銑刀、鉆頭和模具等。

根據(jù)顆粒度不同，鎢粉可分為14個等級：

鎢粉顆粒是指鎢粉經(jīng)過燒結(jié)后形成棒等鎢的塊狀物，再經(jīng)過破碎后形成的鎢粉顆粒。鎢粉顆粒是通過目數(shù)來區(qū)分的。鎢粉顆粒的用途有合金粉的催化劑等。

物理性能分析

化學(xué)成分分析

為有金屬光澤的灰黑色金屬（體心立方結(jié)晶）。熔點3400℃。沸點5555℃。鎢的硬度是金屬中最硬的，經(jīng)過燒結(jié)的鎢條的硬度為200～250,經(jīng)過旋錘的鎢棒為350~400。溶于硝酸和氫氟酸的混酸。與氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物熔融。微溶于硝酸、硫酸、王水；不溶于水，氫氟酸、氫氧化鉀。鎢有兩種變型，a和B。在標準溫度和常壓下，a型是穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)。B型鎢只有在有氧存在的條件下才能出現(xiàn)。它在630℃以下是穩(wěn)定的，在630℃以上又轉(zhuǎn)化為a鎢，并且這一過程是不可逆的。

鎢粉的質(zhì)量直接決定碳化鎢(WC)的質(zhì)量及合金性能，鎢粉分級能有效改變粉末的性能，解決粉末夾粗夾細問題，減小最小粒徑、最大粒徑與平均粒徑差度，生產(chǎn)出更粗、更均勻的碳化鎢粉；由于鎢的特性決定不易破碎，在分級前進行適度破碎，將粉末中團聚顆粒分開，更能有效分離粉末，提高均勻度；分級必須嚴格而精細地調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行參數(shù)，根據(jù)原始粉末的特點，需尋找最佳運行工藝。

采用氫還原三氧化鎢或仲鎢酸銨的方法制備。用氫還原法制取鎢粉的工藝過程一般分為兩個階段：第一階段在500～700℃溫度下，三氧化鎢還原成二氧化鎢；第二階段在700～900℃溫度下，二氧化鎢還原成鎢粉。還原反應(yīng)常在管式電爐或回轉(zhuǎn)式爐中進行。

還原鎢粉的性能(如純度、粒度、粒度組成等)主要取決于還原工藝。在管式爐中還原鎢粉時，影響還原速度的主要工藝參數(shù)是還原溫度、燒舟中氧化鎢的裝載量、燒舟移動速度、氫氣流速及氫氣中水分含量。隨著還原溫度的升高，鎢粉的粒度變粗。

鎢粉的制取除了氫還原法外，還有早期采用的氧化鎢碳還原法，還原溫度高于1050℃。用這種方法得到的鎢粉純度較低。此外，用金屬鋁、鈣、鋅等還原氧化鎢的工藝研究工作亦在進行中。對于特殊應(yīng)用而要求高純度、超細粒度的鎢粉，則發(fā)展了氯化鎢氫還原法，得到的鎢粉粒度可小于0.05μm。

工業(yè)生產(chǎn)可用氫氣還原三氧化鎢制得；或?qū)⒅冁u酸銨用酸處理，再經(jīng)熟分解得到三氧化鎢，用氫氣還原制得。

1. 氫氣還原三氧化鎢法：用氫氣還原可分二個階段進行，第一階段將三氧化鎢加熱至550～800℃，用氫氣還原，第二階段還原在650～850℃時進行，制得鎢粉成品。

2. 也可先將仲鎢酸銨通氫或不通氫還原成藍色氧化鎢（藍鎢），再用氫還原成鎢粉。鎢粉的粒度、粒度組成是鎢粉的重要質(zhì)量指標。還原在管式電爐或回轉(zhuǎn)式電爐內(nèi)進行。

鎢粉的毒性參見三氧化鎢。產(chǎn)品裝入干凈的聚乙烯塑料瓶內(nèi)，要擰緊瓶蓋，將塑料瓶置于木箱中，四周用軟物固緊，或?qū)a(chǎn)品裝入內(nèi)襯聚乙烯塑料袋的鐵桶中，每箱（桶）凈重30kg。產(chǎn)品應(yīng)貯存放于干燥、通風(fēng)和無酸、堿氣氛的庫房內(nèi)，嚴防氧化。產(chǎn)品運輸過程中要防雨淋和防潮濕，不得劇烈碰撞。FW-1和FW-2存放期不宜超過半年，F(xiàn)WP-1存放期不宜超過。

碳化鎢粉主要用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金。在碳化鎢粉中，碳原子嵌入鎢金屬晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成間隙固溶體，因此也稱填隙（或插入）化合物。