碳化钨及钴粉的制备
碳化钨基硬质合金以及其制备方法
碳化钨基硬质合金以及其制备方法碳化钨基硬质合金是一种具有优异机械性能和耐磨性能的材料，广泛应用于切削工具、矿山工具和装饰材料等领域。
本文将介绍碳化钨基硬质合金的组成和制备方法。
碳化钨基硬质合金主要由碳化钨粉末和金属钴粉末组成。
碳化钨具有极高的硬度和耐磨性，而金属钴具有良好的粘结性能。
通过将碳化钨粉末和金属钴粉末混合后，进行一系列的成型、烧结和热处理工艺，最终得到具有均匀显微组织和优异性能的碳化钨基硬质合金。
碳化钨基硬质合金的制备方法主要包括粉末混合、成型、烧结和热处理四个步骤。
将碳化钨粉末和金属钴粉末按一定比例混合。
粉末混合过程中需要控制好混合时间和混合速度，以确保两种粉末能够均匀混合。
接下来，将混合后的粉末进行成型。
常用的成型方法包括压制成型和注射成型。
压制成型是将混合粉末放入模具中，通过加压使其成型，得到所需的形状和尺寸。
注射成型是将混合粉末与有机粘结剂混合后，通过注射机注射到模具中，然后进行固化，得到成型坯体。
成型后的坯体需要进行烧结处理。
烧结是指将坯体在高温下进行加热处理，使其颗粒之间发生颗粒间结合，从而形成致密的材料。
烧结温度和时间的选择需要根据具体材料和成型要求进行确定，以确保烧结后的材料具有良好的致密性和机械性能。
烧结后的材料需要进行热处理。
热处理是指将材料在一定温度下进行加热处理，并在适当的条件下进行冷却，以调整材料的显微组织和性能。
常用的热处理方法包括固溶处理和时效处理。
固溶处理是将材料加热至合金元素溶解温度，保持一定时间后快速冷却，以改善材料的韧性和强度。
时效处理是在固溶处理后将材料再次加热至较低的温度，保持一定时间后进行冷却，以进一步调整材料的显微组织和性能。
总结起来，碳化钨基硬质合金是由碳化钨粉末和金属钴粉末组成，通过粉末混合、成型、烧结和热处理等工艺制备而成。
这种材料具有优异的硬度和耐磨性能，广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步，碳化钨基硬质合金的制备方法也在不断改进，以满足不同领域对材料性能的需求。
一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法
一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法在现代工业领域中，热喷涂技术作为一种表面涂覆技术，被广泛应用于提高材料表面性能、延长材料使用寿命和实现修复性维护。
而碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，是实现高温、耐磨、耐腐蚀表面涂层的关键步骤。
本文将围绕这一主题展开全面评估，并从制备原理、工艺流程到应用前景进行深入探讨。
1. 制备原理碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，首先需要了解其制备原理。
碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末是通过高温合成的方法制备而成的，其主要原理是将适量的钨粉与钴或钴铬合金进行混合，经过碳化反应得到碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬复合材料。
这种粉末在高温下表现出优异的耐磨、耐蚀性能，适用于热喷涂技术。
2. 制备工艺流程在实际的制备过程中，制备工艺流程是至关重要的。
需要准备合适比例的钨粉、钴或钴铬合金粉、以及碳源。
在高温下进行反应，经过一系列的混合、烧结和碳化等工艺步骤，最终得到碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末。
制备工艺的优化将直接影响到粉末的成分均匀性和物理性能，因此对工艺流程的控制至关重要。
3. 应用前景碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末因其优异的性能，在航空航天、船舶、汽车和能源等领域具有广阔的应用前景。
在航空航天领域，碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末可用于制备高温涡轮引擎叶片、燃烧室和导向器等部件；在船舶和汽车领域，可用于制备耐磨、耐腐蚀的发动机缸套、轴承和阀门等零部件；在能源领域，可用于制备燃气轮机叶片、燃烧器和涡轮轴等关键部件。
碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法对于提高材料的使用性能，具有重要的意义。
总结与回顾通过深入探讨碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，我们不仅了解了其制备原理和工艺流程，更对其在航空航天、船舶、汽车和能源等领域的应用前景有了更深入的了解。
碳化钨基硬质合金以及其制备方法
碳化钨基硬质合金以及其制备方法碳化钨基硬质合金（Tungsten Carbide-based Hard Alloy）是一种由碳化钨（WC）颗粒和钴（Co）粘结剂组成的复合材料，具有极高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
碳化钨基硬质合金广泛应用于切削工具、矿山钻具、模具等领域，成为当今工业界不可或缺的材料之一。
本文将介绍碳化钨基硬质合金的制备方法。
碳化钨基硬质合金的制备方法可以分为粉末冶金法、熔融冶金法和化学气相沉积法等多种。
其中，粉末冶金法是最常用的制备方法之一。
粉末冶金法的制备过程包括粉末混合、成型、烧结和后处理等步骤。
首先，将碳化钨颗粒和钴粉末按照一定比例混合均匀，可以通过球磨机等设备实现。
接下来，将混合粉末进行成型，常用的成型方法有压制成型和注射成型等。
压制成型是将混合粉末放入模具中，在高压下进行压制，使其成为所需形状的坯体。
注射成型则是将混合粉末与有机粘结剂混合，通过注射机将混合物注入到模具中，再通过热处理去除粘结剂，得到坯体。
成型后的坯体需要进行烧结，即将其置于高温下进行加热处理，使粉末颗粒发生结合，形成致密的合金。
最后，通过后处理工艺，如磨削、抛光等，对烧结体进行加工，得到最终的碳化钨基硬质合金制品。
除了粉末冶金法，熔融冶金法也常用于碳化钨基硬质合金的制备。
熔融冶金法是将碳化钨颗粒和钴粉末加热至高温，使其熔化混合，再冷却固化得到合金坯体。
熔融冶金法制备的碳化钨基硬质合金具有致密的结构和均匀的成分分布，具有更好的力学性能和耐磨性。
化学气相沉积法是一种通过化学反应在基体表面沉积碳化钨颗粒的方法。
该方法通过使含有碳化钨前驱体的气体流经基体表面，在高温条件下发生化学反应，使碳化钨颗粒在基体表面沉积。
化学气相沉积法制备的碳化钨基硬质合金具有优良的粘结性和致密的结构，适用于一些复杂形状和大尺寸的制品制备。
总结起来，碳化钨基硬质合金的制备方法包括粉末冶金法、熔融冶金法和化学气相沉积法等多种。
粉末冶金法是最常用的制备方法，具体过程包括粉末混合、成型、烧结和后处理等步骤。
碳化钨及钴粉的制备
超细碳化铬（Cr3C2）2的9 制备
✓ 碳化铬呈灰色，耐酸，其显微硬度1300kg/mm2，熔点1895oC ； ✓ 将Cr3C2与炭黑混合，在石墨管电炉内于1800℃下，在氢保护气氛中 进行碳化。为避免低价碳化铬，应严格控制碳化温度； ✓ 将(NH4)2(C2O4)2H2O与Cr（NO3）3的水溶液加热至60oC，得到
精选ppt
实际生产复式碳化物的22制取
✓ 将WO3、TiO2、炭黑的混合物在1700oC~ 2000oC温度下于氢气 下直接碳化制取； ✓ 分别制备出WC和TiC，然后将其混合物在1600oC~ 1800oC温 度下于氢气中进行碳化； ✓ 将钨粉、 TiO2和炭黑于1700oC~ 1800oC下在氢气中碳化； ✓ 将WC、 TiO2和炭黑的混合物在1700oC~ 2300oC温度下于氢 气中碳化。现为硬质合金工业普遍采用的工艺。
0.8～3 μm的钨粉，氧含量不大于0.3%； 0.8～3 μm的钨粉，氧含量不大于0.25% 。
精选ppt
配碳及配碳计算 9
配碳计算
表示钨粉中的含氧量
Q C(1 0 X CX 0C0.71 50 XO 20)Q W
表示需要的炭黑质量 表示WC规定的含碳量，%
表示钨粉的质量
补加炭黑
CX
Q(100CB) 100CA
（NH4）3[Cr(C2O4)]溶液，冷却到室温后，迅速加入丙酮-甲醇或乙醇-乙 二醇的两种有机混合物溶液； ✓ 然后，在90oC温度下，将氧化物沉淀物干燥48h，在330oC热解得到 CrxO(x约为1.9），在700oC温度下，采用CH4/H2还原/碳化2h，制得超 细Cr3C2粉末。
精选ppt
三氧化钨直接碳化法：日本东京钨和住友电气公司
纳米碳化钨-钴复合粉末制备技术.
创新材料技术,攀登科技高峰!培育杰出人才,服务经济国防!中文版English?2005年04月20日?您现在的位置:?首页→成果转化→成果简介5.纳米碳化钨-钴复合粉末制备技术(中国科学院金属研究所一、成果内容简介:纳米碳化钨-钴(WC-Co复合粉末是制备高性能硬质合金和耐磨涂层的主要原料。
硬质合金自20世纪30年代问世以来,在工业生产中一直占据着重要位置,被誉为"工业的牙齿"。
但长期以来,硬和强度之间的矛盾,即提高硬度导致强度降低,提高强度又引起硬度下降,一直未得到有效解决。
纳米WC-Co现,有效地解决了这一难题。
研究发现,当硬质合金中WC的平均晶粒度降低到1µm以下时,合金的硬度和强度不高,而且提高的幅度会随着WC晶粒度的进一步减小而增加。
采用纳米晶WC-Co复合粉末可以制成超细晶结构的其WC相的平均晶粒度小于0.5µm。
近年来,国内外研究出多种制备纳米晶WC-Co复合粉末的方法,应用最多的是机械合金化方法,此外还有热化原法及喷雾热转换法等。
一种制备纳米晶WC-Co复合粉末的新方法-"雾化干燥-固定床技术",在实验室研制成功后,已申请了国家发明将中试扩大为工业化生产,该项目于2002年10月通过了由四川省科技厅组织的科技成果鉴定。
1、主要内容和特点如下:(1采用含有钨、钴的可溶性盐制成化学成分均匀混合的前驱体溶液,再通过雾化干燥、焙烧、还原和碳化WC-Co复合粉末;(2可以根据实际需要设计纳米晶WC-Co复合粉末的成分,也可以加入一些其它合金元素及晶粒长大抑制剂其含量。
(3所制备的纳米晶WC-Co复合粉末,WC相的晶粒尺寸为60纳米,并且氧等杂质含量低。
(4制备工艺简单、全套设备国产化、成本低、产量大,性能价格比高。
2、成果水平:国内同行专家评价:"大量实验证明该项新技术可行,居国内领先水平;达到了国外同类技术的先进水平。
碳化钨钴粉末
碳化钨钴粉末
碳化钨钴粉末是一种由碳化钨和钴混合而成的粉末。
它通常具有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，因此被广泛应用于制造硬质合金、陶瓷和电子材料等领域。
碳化钨钴粉末的制备方法通常包括配料、混合、压制、烧结等步骤。
其中，配料是将碳化钨和钴按照一定比例混合在一起，混合是将配料进行均匀混合，压制是将混合后的粉末压制成一定形状的坯体，烧结是将坯体在高温下进行烧结，使其成为具有一定硬度和强度的材料。
碳化钨钴粉末的物理和化学性质取决于其成分和制备工艺。
例如，碳化钨钴粉末的硬度随着钴含量的增加而增加，但韧性则下降。
此外，碳化钨钴粉末的抗腐蚀性能也与其成分和制备工艺有关。
在使用碳化钨钴粉末时，需要根据具体的应用场景选择合适的成分和制备工艺。
同时，还需要注意其储存和使用过程中的安全问题，如避免与水、酸、碱等物质接触，避免在高温下长时间暴露等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基本原理
W+C=WC
WC粉的生产过程是钨粉和炭黑的混合物在一定温度下与含碳 气体发生反应进行。
依靠①钨粉颗粒表面与含碳气体的反应及②碳向钨粉颗粒内部 的扩散来实现。
思考：如何提高WC合成的速度？
通氢气条件下
C+2H2=CH4 W+CH4=WC+H2
氢气与炭黑反应生成碳氢化合物，主要是甲烷。 甲烷高温下分解为高活性炭并沉积在钨粉上，进一步扩散到钨
超粗碳化钨粉的制备
✓ 低钴粗晶合金特点：WC晶粒粗，比表面积小，使合金中钴层增 厚，缓解使用时WC晶粒之间的冲击，从而提高合金的冲击韧性。 同时，可相应减少合金中的含钴量，增加合金中的WC含量，使合 金的耐磨性提高。 ✓ 主要制备方法：高温还原、高温碳化、添加碱土金属或碱金属 元素高温碳化法、超细钨粉高温碳化法、粗细钨粉混合碳化法、 铝热法等。
例1：一批210公斤的WC粉，经分析总碳量为6.00%，客户要求的含碳量为6.10%， 则炭黑补加量应为？
例2：一批210公斤的WC粉，经分析总碳量为6.20%，客户要求的含碳量为5.90%， 则钨粉的补加量应为？
钨粉配碳表
例3：一批210公斤的WC粉，客户要求的含 碳量为6.10%，则炭黑的配量应为？ 例4：一批2100公斤的WC粉，钨粉的含氧 量是0.11%，则炭黑增配量应为？
碳化过程的影响因素
碳氢化合物（或一氧化碳）浓度和碳向钨粉颗粒内部扩散速度 的约束。
钨粉碳化过程中化合碳量总是随着温度的升高而增加。 WC粉粒度则受钨粉粒度、碳化温度、碳化时间等影响。
原料的技术要求
✓ 钨粉的氧含量与粒度有关。费氏粒度0.8μm的钨粉，氧含量不大于0.5%；
0.8～3 μm的钨粉，氧含量不大于0.3%； 0.8～3 μm的钨粉，氧含量不大于0.25% 。
超细碳化钨粉的生产（二）
美国Dow化学公司的快速碳热还原碳化法
✓ 将钨氧化物与炭黑在连续立式反应器中 进行。一定压力的Ar气夹带着原料混合物 以雾状形式进入反应区。混合物以每秒 104～108K的速度达到帜热。
✓ 反应物离开高温区后，流动的Ar气将产 物带进不锈钢水冷区使其快速冷却到 283K以下。
添加钴、镍高温碳化：在钨粉配碳时加入少量钴、镍或它们的氧化物， 可以改变碳化机理，提高碳化的速度，此种方法生产的粗晶WC的晶粒 度受配钴量的影响极大，配钴量越大所得WC越粗。
添加钠盐法：在APT中添加钠盐，然后在较高的温度下还原，可得粒度 大于10μm的粗钨粉，再经高温碳化可得粗颗粒WC粉。
超粗碳化钨粉的制备
超粗碳化钨粉制备技术
钨粉高温碳化：高温长时碳化，可以使WC的晶格缺陷降至最低、微观 应变最小，WC的塑性得到改善。这是目前国内的主要生产方式。碳化 的温度不宜超过1800-1900℃，在超过1800℃，WC晶粒间易发生晶 界融合长大，致使WC粒度分布不均。
氧化钨掺锂盐的中温还原和高温碳化：通过加入添加剂，加速WO3还 原过程中的挥发沉积速率，致使钨粉粒度在较低的温度下得以长大，用 于钨粉长大的添加剂为锂盐，该法主要用于制取矿用合金和冷微模合金。
✓ 进一步的碳化处理。
超细碳化钨粉的生产（三）
✓ 以紫色氧化钨为原料制取超细WC粉的方法。特点：紫色氧化钨 （WO2.72）为细条聚合体疏松多孔，还原时有利于H2的渗入和水 蒸气溢出。在此基础上，进一步生产超细WC粉。 ✓ 等离子体化学合成法制备超细/纳米WC粉。 ✓ 置换反应法制备纳米WC粉。 ✓ 机械合金化法制备纳米WC粉。 ✓ 机械化学合成法制备纳米WC粉。
配碳及配碳计算
配碳计算
表示钨粉中的含氧量
QC
( XC 100 XC
0.75 XO2 100
) QW
表示需要的炭黑质量 表示WC规定的含碳量，%
表示钨粉的质量
补加炭黑
CX
Q(100 100
CB ) CA
CX：炭黑补加量，kg； CA：需要的炭黑质量； CB：实际含碳量； Q：WC质量。
粉颗粒内部。此时，氢气实际上只起着碳的载体作用。
不通氢气条件下
C+O2=CO2； 2C+O2=2CO； W+2CO=WC+CO2
炉内的气相为一氧化碳。 400oC左右时，炉料中的碳与炉内（或物料）中的氧反应，生成
二氧化碳。 500～600oC，反应速度加快，出现不完全反应，生成一氧化碳。 1000oC以上，只能以一氧化碳的形式存在。
碳化和重新碳化工艺条件
典型碳化设备
钨粉与炭黑 混合匀十 分重要。
超细碳化钨粉的生产（一）
三氧化钨直接碳化法：日本东京钨和住友电气公司
✓ 第一炉内：超细晶粒形核发生在WO2.72向WO2的转变过程中。中间产物WO2.72本身
晶粒极细以及WO2.72向WO2的转变过程时的体积急剧收缩、密度显著增加而引起。在 物料中含有炭黑的情况下，不会形成促使晶粒长大的挥发性WO2（OH）2水合物。 ✓ 第二炉内：超细钨粉，于1597oC、H2气氛下被直接碳化成超细WC粉。
粗晶铝热工艺：通过高吸热反应使WC直接从钨精矿中生产出来，该法 能生产高纯度、粗颗粒、大块、单相WC晶粒。
钨精矿熔盐碳化法：在1050-1100℃的高温下，用Na2SiO3-NaCl熔 盐将钨精矿分解，将所生成的Na2WO4-NaCl熔盐相同含有Fe、Mn、 Ca的硅酸盐相分离，然后用甲烷喷入熔盐相中，生成粗晶WC。
APT快速锻烧快速还原法：将APT在850-1000℃下于氧化气氛中快速 加热锻烧，然后在氢气炉中快速加热到1100-1300℃的温度下还原， 用此种方法可制备粒度为25-36μm的钨粉。
卤化物沸腾层氢还原法：将钨的氯化物或氟化物在沸腾层中用H2还原。 首先将H2和原始钨粉送入反应器底部，制成钨沸腾层，而卤化物蒸气 由反应器上部通入反应器内，在给定的最佳温度下被H2还原成钨粉， 并沉积在原始钨粉上，使原始钨粉逐渐粗化，定期有反应器内部卸出 钨粉。用此种方法制备的钨粉粒度大于40μm。
碳化钨粉末的工艺流程
碳化钨的基本性质
WC具有高硬度、高耐磨性等优点。硬质合金使用最多的碳化物。 能溶于多种具有面心立方间隙相结构的难溶碳化物中。
WC和W2C的晶体结构
WC的晶胞结构为非中心对称结构，其简单六方晶型结构中每一个晶 胞包含2个原子。
W2C属于密排六方结构，C原子位于六个W原子构成的八面体间隙， 单位晶胞中，W、C的比例为2：1。