本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種無機(jī)單質(zhì)材料的制備方法，具體來說是一種單質(zhì)鎢粉的制備方法。

背景技術(shù)：

細(xì)晶粒硬質(zhì)合金由于具有高韌性、高耐磨性和好的高溫強(qiáng)度等優(yōu)異性能，近年來受到日益廣泛的重視，其需求量和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。超細(xì)鎢粉、碳化鎢粉是生產(chǎn)細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的重要原料，粉末的粒度和均勻性強(qiáng)烈影響著硬質(zhì)合金的性能，因此如何生產(chǎn)出粒度細(xì)而均勻的超細(xì)鎢粉是制取超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的關(guān)鍵。

氧化鎢原料的性能會直接影響到鎢粉的還原行為和最終的產(chǎn)品性能，因此，關(guān)于何種原料最適合生產(chǎn)超細(xì)鎢粉的問題一直備受材料科學(xué)工作者的普遍關(guān)注。雖然藍(lán)鎢是目前通過氫還原法制取鎢粉使用得最廣泛的原材料，只要在低溫、干氫、高氫氣流量、薄料層的條件下，就可以用氫還原藍(lán)鎢的方法生產(chǎn)出超細(xì)鎢粉，但過高的氫氣流量和過薄的料層將導(dǎo)致成本的增加。并且氧化鎢還原過程的反應(yīng)途徑不同，其還原反應(yīng)速度也不同，從而造成還原后鎢粉的粒度不同。反應(yīng)途徑較單一時，由于反應(yīng)速度均勻，制取的鎢粉粒度也較均勻：反應(yīng)途徑復(fù)雜時，由于不同還原過程的反應(yīng)速度不同，制取的鎢粉均勻性較差。已報道的納米鎢粉的制備方法比較多，如機(jī)械球磨、激光輻射、電子束誘導(dǎo)沉積、高溫還原和模板法等，但這些方法都存在著一些缺點(diǎn)，如耗時長，過程復(fù)雜，不易操作等。專利CN101791703B公開了一種單質(zhì)鎢微納米粉體的制備方法，以鎢酸基無機(jī)- 有機(jī)混雜層狀化合物為前驅(qū)體，在非氧化性保護(hù)氣氛中熱解得到鎢微納米粉體，但該方法需要在非氧化性保護(hù)氣氛中進(jìn)行，溫度為900~1300℃。該方法由于需要在非氧化性保護(hù)氣氛中進(jìn)行，條件要求苛刻，反應(yīng)溫度為900~1300℃，反應(yīng)溫度高，對設(shè)備要求高，實(shí)驗(yàn)危險系數(shù)高。專利CN104942303A公開了制備鎢粉的方法，采用鎢酸鈉溶液進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，與鋅鹽接觸以得到鎢酸鋅沉淀，再對鎢酸鋅沉淀進(jìn)行還原處理，制備鎢粉，但是，該鎢粉的制備過程中有廢水排放和鹽酸消耗，為環(huán)境不友好生產(chǎn)。專利CN104722767A公開了一種鎢粉的制備方法，其方法用到高壓反應(yīng)釜、電離惰性氣體形成等離子體加熱還原等方法，制備過程復(fù)雜。 本專利中創(chuàng)新性提出利用雙溫區(qū)Al還原的方式，在真空狀態(tài)下，將WO₃一步還原為單質(zhì)鎢，反應(yīng)溫度低，危險系數(shù)小，有效地克服了、制備耗時長、實(shí)驗(yàn)危險等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種單質(zhì)鎢粉的制備方法，所述的這種單質(zhì)鎢粉的制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的制備單質(zhì)鎢的方法鎢粉顆粒度不均、制備耗時長、實(shí)驗(yàn)危險的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種立方相單質(zhì)鎢的制備方法，包括以下步驟：

1）按質(zhì)量比稱取氧化鎢粉和Al粉，氧化鎢粉和Al粉的質(zhì)量比為1:（7.5-12）, 將氧化鎢粉和Al粉分別平鋪在雙溫區(qū)管式爐的石英管內(nèi)；

2)抽真空到-0.1～-0.05MPa；

3)控制WO₃粉溫區(qū)的升溫速度為3℃/min～5℃/min，升至750℃～1000℃；Al粉區(qū)的溫度控制在700-800℃；

4)保持(3)中的溫度，反應(yīng)2~7h后，繼續(xù)抽真空保持真空度-0.1~-0.05MPa，直至雙溫區(qū)管式爐溫度均降至室溫，得到立方相單質(zhì)鎢粉。

本發(fā)明通過雙溫區(qū)鋁還原技術(shù)，以氧化鎢為原料、鋁粉作為還原劑，將氧化鎢和鋁粉平鋪在管式爐不同溫溫區(qū)中進(jìn)行煅燒；其中Al粉區(qū)的溫度控制在700-800℃，WO₃粉區(qū)控制在750~1000℃煅燒，真空條件下（-0.1～-0.05MPa），煅燒2~7h，得到單質(zhì)鎢。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明通過簡單的Al還原方法，將實(shí)現(xiàn)立方相單質(zhì)鎢的制備，方法操作簡單，可適用于工業(yè)化生產(chǎn)。制得鎢粉顆粒均一、成本低、安全簡便的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明第一次用Al還原制備出了單質(zhì)鎢，其潛在的應(yīng)用價值在制備超細(xì)鎢粉用于超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的制備。

附圖說明

圖1是實(shí)施例3所得單質(zhì)鎢的XRD圖，利用D/max2000PC型X射線衍射儀，測試其XRD，結(jié)果表明其為立方相的單質(zhì)鎢。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

(1) 稱取市售氧化鎢粉：Al粉=1g：10g分別平鋪在雙溫區(qū)管式爐的石英管內(nèi)；

(2)抽真空到-0.05MPa；

(3)控制WO₃粉溫區(qū)的升溫速度為3℃/min，升至800℃；Al粉區(qū)的溫度控制在700℃；

(4)保持（3）中的溫度，反應(yīng)5h后，繼續(xù)抽真空保持真空度-0.05MPa，直至雙溫區(qū)管式爐溫度均降至室溫，得到單質(zhì)鎢粉。

用D/max2000PC型X射線衍射儀測試所得粉末，得到立方相單質(zhì)鎢。

實(shí)施例2

(1) 稱取市售氧化鎢粉：Al粉=1：12g分別平鋪在雙溫區(qū)管式爐的石英管內(nèi)；

(2) 抽真空到-0.01MPa；

(3) 控制WO₃粉溫區(qū)的升溫速度為4℃/min，升至900℃； Al粉區(qū)的溫度控制在750℃；

(4) 保持（3）中的溫度，反應(yīng)5h后，繼續(xù)抽真空保持真空度-0.01MPa，直至雙溫區(qū)管式爐溫度均降至室溫，得到立方相單質(zhì)鎢。

用D/max2000PC型X射線衍射儀測試所得粉末，得到立方晶系的單質(zhì)鎢。

實(shí)施例3

(1) 稱取市售氧化鎢粉：Al粉=1：7.5g分別平鋪在雙溫區(qū)管式爐的石英管內(nèi)；

(2) 抽真空到-0.1MPa；

(3) 控制WO3粉溫區(qū)的升溫速度為5℃/min，升至850℃； Al粉區(qū)的溫度控制在800℃；

(4) 保持（3）中的溫度，反應(yīng)5h后，繼續(xù)抽真空保持真空度-0.1MPa，直至雙溫區(qū)管式爐溫度均降至室溫，得到立方相單質(zhì)鎢，見圖1。

用D/max2000PC型X射線衍射儀測試所得粉末，得到立方相單質(zhì)鎢。