一種鑄造碳化鎢粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鑄造碳化鎢粉末的制備方法，屬于碳化鎢粉末制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002 ]球狀鑄造碳化鎢(WC)粉，因其熔點(diǎn)高(2600 °C)硬度高和優(yōu)良的耐磨性、在噴焊、堆焊時(shí)良好的流動(dòng)性及填充性等，被廣泛地應(yīng)用于石油、地質(zhì)、工程機(jī)械及乳輥等對(duì)耐磨、耐高溫性能要求較高的零部件金屬表面的補(bǔ)強(qiáng)，以有效提高其工作效率和使用壽命。
[0003]傳統(tǒng)的鑄造WC粉是采用石墨管爐或可傾式熔煉爐將WC和金屬W(鎢)粉混合，在帶空氣的爐腔中熔化后，在石墨熔鑄模中冷卻成細(xì)樹枝狀的合金塊一一WC.W2C的共晶體后，再通過球磨機(jī)等機(jī)械方法將其磨成粉末。采用此種方法生產(chǎn)的鑄造WC粉末存在生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、產(chǎn)品的硬度與WC.W2C的理論值相差甚遠(yuǎn)，加之微粒形狀不規(guī)則，流動(dòng)性和填充性差又影響其噴焊或堆焊時(shí)的使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對(duì)采用石墨管爐生產(chǎn)鑄造碳化粉生產(chǎn)成本較高，且由于其微粒形狀不規(guī)則，導(dǎo)致其流動(dòng)性能和填充性能不高，影響其噴焊的使用性能等問題，提供了一種將塊狀石墨粉碎成粉末后經(jīng)過酸化，氧化，冰析以及過濾，得到納米級(jí)石墨粉末，再將金屬鎢與氧氣在煅燒爐中進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成氧化鎢，接著利用噴槍將制備的納米級(jí)石墨粉末噴入至煅燒爐內(nèi)，并通入氫氣，提高溫度，進(jìn)行還原反應(yīng)生成碳化鎢，最后利用液氮冷卻至室溫即可得到鑄造碳化鎢粉末的方法，本發(fā)明制備的鑄造碳化鎢為球形粉末狀，球化率高，且流動(dòng)性能好，產(chǎn)品粒度均勻。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)稱取200?250g塊狀石墨，將其置于粉碎機(jī)中粉碎并過150目篩，得到石墨粉末，并將石墨粉末置于IL燒杯中，并向燒杯中加入600?700mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85 %濃硫酸，攪拌混合均勻后，再向燒杯中加入7?8g高錳酸鉀，攪拌并加熱升溫至70?75°C，反應(yīng)I?2h;
(2)待反應(yīng)完成后，再向燒杯中加入混合物質(zhì)量15?20%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%過氧化氫溶液，攪拌混合均勻后，將燒杯置于O?2°C冰水浴中，冷凍結(jié)晶50?55min后，將結(jié)晶混合物置于離心分離機(jī)中進(jìn)行離心分離，控制轉(zhuǎn)速為200?220r/min，離心40?45min，待分離結(jié)束后，收集離心物，將收集的離心物置于溫度為60?70°C烘箱中干燥I?2h后，再置于球磨機(jī)中球磨并過170目篩，得到納米級(jí)石墨粉末；
(3)稱取200?250g金屬鎢將其置于煅燒爐中，并向煅燒爐中通入煅燒爐體積2/3的氧氣，待通入完成后，對(duì)其進(jìn)行煅燒，控制煅燒溫度為800?850°C，煅燒I?2h后，利用噴槍將上述制備的納米級(jí)石墨粉末噴入至煅燒爐內(nèi)，控制氣流噴射速率為0.20?0.25kg/s;
(4)同時(shí)向煅燒爐內(nèi)通入煅燒爐體積1/3氫氣，待通入完成后，提高煅燒爐溫度至1200?1350°C，煅燒反應(yīng)2?3h后，使用液氮使其50?60s內(nèi)冷卻至500?600°C，保溫10?15min后，再次冷卻至100?250°C，保溫7?8min后，最后冷卻至30?40°C，保溫10?15min后，再置于碾磨機(jī)中碾磨并過200目篩，即可制備得鑄造碳化鎢粉末。
[0006]本發(fā)明制備的鑄造碳化鎢粉末為球形狀，球化率高于97%，流動(dòng)性能低于6.5s/50g，針狀共晶組織尚于94%。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制備的鑄造碳化鎢粉末可用于制備硬面堆焊材料，熱噴涂材料以及增強(qiáng)復(fù)合材料，經(jīng)檢測(cè)，利用本發(fā)明制備的材料耐磨性能提高15?17%，流動(dòng)性能好，流動(dòng)性能低于6.5s/50g。
[0008]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備的鑄造碳化鎢粉末為球形粉末狀，球化率高，球化率高于97%;
(2)本發(fā)明制備的鑄造碳化鎢粉末流動(dòng)性能好，流動(dòng)性能低于6.5s/50g;
(3)制備步驟簡(jiǎn)單，所需成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先稱取200?250g塊狀石墨，將其置于粉碎機(jī)中粉碎并過150目篩，得到石墨粉末，并將石墨粉末置于IL燒杯中，并向燒杯中加入600?700mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85 %濃硫酸，攪拌混合均勻后，再向燒杯中加入7?8g高錳酸鉀，攪拌并加熱升溫至70?75°C，反應(yīng)I?2h;待反應(yīng)完成后，再向燒杯中加入混合物質(zhì)量15?20 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17 %過氧化氫溶液，攪拌混合均勻后，將燒杯置于O?2°C冰水浴中，冷凍結(jié)晶50?55min后，將結(jié)晶混合物置于離心分離機(jī)中進(jìn)行離心分離，控制轉(zhuǎn)速為200?220r/min，離心40?45min，待分離結(jié)束后，收集離心物，將收集的離心物置于溫度為60?70 °C烘箱中干燥I?2h后，再置于球磨機(jī)中球磨并過170目篩，得到納米級(jí)石墨粉末;再稱取200?250g金屬鎢將其置于煅燒爐中，并向煅燒爐中通入煅燒爐體積2/3的氧氣，待通入完成后，對(duì)其進(jìn)行煅燒，控制煅燒溫度為800?850°C，煅燒I?2h后，利用噴槍將上述制備的納米級(jí)石墨粉末噴入至煅燒爐內(nèi)，控制氣流噴射速率為
0.20?0.25kg/s;同時(shí)向煅燒爐內(nèi)通入煅燒爐體積1/3氫氣，待通入完成后，提高煅燒爐溫度至1200?1350 °C，煅燒反應(yīng)2?3h后，使用液氮使其50?60s內(nèi)冷卻至500?600 °C，保溫10?15min后，再次冷卻至100?250°C，保溫7?8min后，最后冷卻至30?40°C，保溫10?15min后，再置于碾磨機(jī)中碾磨并過200目篩，即可制備得鑄造碳化鎢粉末。
[0010]實(shí)例I
首先稱取250g塊狀石墨，將其置于粉碎機(jī)中粉碎并過150目篩，得到石墨粉末，并將石墨粉末置于IL燒杯中，并向燒杯中加入700mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%濃硫酸，攪拌混合均勻后，再向燒杯中加入8g高錳酸鉀，攪拌并加熱升溫至750C，反應(yīng)2h;待反應(yīng)完成后，再向燒杯中加入混合物質(zhì)量20%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%過氧化氫溶液，攪拌混合均勻后，將燒杯置于2°C冰水浴中，冷凍結(jié)晶55min后，將結(jié)晶混合物置于離心分離機(jī)中進(jìn)行離心分離，控制轉(zhuǎn)速為220r/min，離心45min，待分離結(jié)束后，收集離心物，將收集的離心物置于溫度為70°C烘箱中干燥2h后，再置于球磨機(jī)中球磨并過170目篩，得到納米級(jí)石墨粉末;再稱取250g金屬鎢將其