專利名稱：鎢銅復合粉的生產方法
技術領域：
本發明屬于粉末冶金領域中鎢銅(W-Cu)復合粉末的生產方法，特別是以鎢的氧化物及氧化亞銅為原料生產鎢銅復合粉的方法。該方法所生產的鎢銅復合粉尤其適合作為原料生產用于微電子行業的細晶粒鎢銅復合材料。
背景技術：
常規采用WO3與CuO經機械混合后在800℃左右溫度(相變溫度)下焙燒(煅燒)，以獲得W-Cu復合氧化物，再經還原處理即得鎢銅復合粉。該方法雖然具有原料來源較廣等特點，但卻存在焙燒溫度及能耗高、焙燒時間長、生產率低等缺陷。在專利號為US5,468,457，發明名稱為《制備W-Cu復合氧化物的方法》專利文獻中，針對上述缺陷公開了一種以鎢酸(H2WO3)和Cu(OH)2來代替WO3和CuO作原料來制備W-Cu復合氧化物的方法，即首先將鎢酸粉與氫氧化銅粉按比例混合均勻后，經緩慢脫水、使兩者由水合態氧化物熱分解形成脫水后的WO3和CuO組成的新的脫水混合物，通過脫水作用、增加了二者的表面積和表面活性，從而使該脫水混合物在大約600℃溫度下焙燒即可轉化為W-Cu復合氧化物。該專利技術雖然有效降低了直接采用WO3和CuO混合制備W-Cu復合氧化物所需的焙燒溫度，但由于需對H2WO4和Cu(OH)2混合物進行緩慢脫水處理，若脫水速度較快，靜止的反應物層則將受干擾，而增大了反應物顆粒之間的距離，阻止固態合成且易結疤；為了防止反應物結疤、反應不充分，在脫水過程中要求升溫速度緩慢、料層簿，在升溫速度3～2℃/分鐘時，要求料層厚度僅0.5～0.75。吋(12.7～19.1mm)加之原料中較低的鎢、銅含量，因而，該方法又存在生產率及經濟效益較低、不利于大規模工業化生產且有工業廢氣排出等弊病。
發明內容
本發明的目的是在背景技術基礎上研究、設計一種鎢銅復合粉的生產方法，以達到提高生產率及經濟效益、降低生產成本及能耗，且工藝操作簡便、可靠、適合工業規模化生產等目的。
本發明的解決方案是采用活性強的藍鎢(W20O58)或紫鎢(W18O49)與氧化亞銅(Cu2O)為原料生產鎢銅復合粉。其中藍鎢微觀組織結構較WO3表面粗糙、裂紋多且疏松，表面積大，因而反應滲透性好、活性強；紫鎢的晶體結構與WO3不同，每個大顆粒均由眾多針狀或柱狀晶粒組成的疏松多晶體顆粒集團，其松裝密度低，從而使擴散反應不僅在表面、還可在內部同時進行，表面積特別大、活性更強；而Cu2O中的一價銅離子既具有氧化性、又具有還原性，可自發地進行歧化反應。因此，采用藍鎢或紫鎢與氧化亞銅作原料生產鎢銅復合粉既不需機械活化，亦不需通過脫水作用改變WO3和CuO的形態；即可實現其目的。因此，本發明方法包括A、機械混合將藍鎢(W20O58)或紫鎢(W18O49)與氧化亞銅(Cu2O)粉料按所生產復合粉中W(重量百分比)含量為75～95wt％、Cu含量為25～5wt％的比例置于機械混合器中，充分混合均勻，得混合粉料；B、熱處理將上述混合粉料置于不與原料反應的耐熱舟皿中，送入可連續推舟的高溫帶式氧化爐或轉爐中進行焙燒(煅燒)處理；粉層松裝厚度為30～45mm，在空氣下反應4～6小時；升溫速度2.5-4℃/分鐘、至700℃±20℃、恒溫30～60分鐘，得WO3·CuO復合氧化物；C、還原處理將由B所得復合氧化物過40～60目篩，篩下物送入還原爐中、在還原氣氛及800～900℃溫度下還原處理4～6小時，冷卻后過40～120目篩，即得目的物鎢銅復合粉。
上述原料粉藍鎢、紫鎢及氧化亞銅的粒度均為-200目。而所述不與原料反應的耐熱舟皿為耐熱合金鋼舟皿或石英舟皿、鉬舟皿。所述還原氣氛為氫還原氣氛或NH3+N2還原氣氛。
本發明由于采用活性強的藍鎢或紫鎢與氧化亞銅為原料，經混合均勻、焙燒及還原處理即得目的物。在對應的至生成復合氧化物工藝階段反應時間則較以WO3+CuO為原料縮短40％以上、焙燒溫度下降近100℃；而與以H2WO4+Cu(OH)2為原料的反應時間相當，且不需進熱分解脫水以改變氧化物形態，亦無工業廢氣排出；因而具有流程短，工藝操作簡便、可靠，生產率則可提高一倍以上生產成本及能耗較低，并可進行工業規模化生產等特點。
具體實施例方式
1本實施方式以生產1000g含W 80wt％、Cu 20wt％并可用于繼后生產細晶粒鎢銅復合材料的鎢銅復合粉為例
A、機械混合將粒度均為-200目的藍鎢1001.9g和氧化亞銅(Cu2O)225g置于不銹鋼V型混合器內混合1.5小時，得混合粉料；B、熱處理將上述混合粉置于150×130×50mm耐熱合金鋼舟皿內，粉料松裝厚度43mm，然后送入3個加熱區的高溫帶式氧化爐內、從室溫以3.0℃/分鐘的升溫速度勻速推舟、在空氣下加熱至700℃后，恒溫40分鐘，然后冷卻至室溫、得WO3·CuO復合氧化物；C、還原處理將所得復合氧化物經對輥機過50目篩后裝入耐熱合金鋼舟皿中，送入十一管鉬絲爐內，在氫氣氛及840℃溫度下還原處理5.5小時、氫氣流量3.8m3/小時，氣壓4500～6000pa；冷后過80目篩即得鎢銅復合粉1000g。
具體實施例方式
2A、機械混合將粒度為-200目的藍鎢和氧化亞銅各1127.14g和112.59g置于不銹鋼混合器內混合70分鐘至混合均勻；得混合粉料。
B、熱處理將由A所得混合粉料；裝于鉬舟皿內、松裝厚度為40mm，然后送入連續推舟的高溫帶式氧化爐內、在空氣下以3.5℃/分鐘的升溫速度勻速推舟從室溫加熱焙燒至710℃后、恒溫50分鐘，然后冷卻至室溫，得WO3·CuO復合的氧化物；其余均與實施方式1相同，得含W 90wt％、Cu 10wt％的鎢銅復合粉1000g。
具體實施例方式
3本實施例以紫鎢(W18O49)和氧化亞銅為原料生產鎢銅復合粉為例，兩種原料粉的粒度均為-200目A、機械混合將紫鎢1050.12g、氧化亞銅160.89g，置于不銹鋼V型混合器內充分混合70分鐘，得混合粉料；B、熱處理將上述混合粉料裝入石英舟皿中、松裝厚度38mm，送入連續推舟的帶式氧化爐內，在空氣下以4℃/分鐘的升溫速度加熱至700℃±10℃后、恒溫50分鐘，冷卻至室溫即得WO3·CuO復合氧化物；C、還原處理將上述復合氧化物經對輥機過50目篩后，置于石英舟皿中送入十一管鉬絲爐內，在常規流量及氣壓的NH3+N2氣氛及880℃溫度下還原處理5.0小時，冷卻后過100目篩即得目的物鎢銅復合粉1000g。
權利要求
1.一種鎢銅復合粉的生產方法；該方法包括A、機械混合將藍鎢或紫鎢與氧化亞銅粉料按所生產復合粉中W含量為75～95Wt％、Cu含量為25～5wt％的比例置于機械混合器中，充分混合均勻，得混合粉料；B、熱處理將上述混合粉料置于不與原料反應的耐熱舟皿中，送入可連續推舟的高溫帶式氧化爐或轉爐中進行焙燒處理；粉層松裝厚度為30～45mm，在空氣下反應4～6小時；升溫速度2.5-4℃/分鐘、至700℃±20℃、恒溫30～60分鐘，得WO3·CuO復合氧化物；C、還原處理將由B所得復合氧化物過40～60目篩，篩下物送入還原爐中，在還原氣氛及800～900℃溫度下還原處理4～6小時，冷卻后過40～120目篩，即得目的物鎢銅復合粉。
2.按權利要求1所述鎢銅復合粉的生產方法；其特征在于所述原料粉藍鎢、紫鎢及氧化亞銅的粒度均為-200目。
3.按權利要求1所述鎢銅復合粉的生產方法；其特征在于所述耐熱舟皿為耐熱合金鋼舟皿或石英舟皿、鉬舟皿。
4.按權利要求1所述鎢銅復合粉的生產方法；其特征在于所述還原氣氛為氫還原氣氛或NH3+N2還原氣氛。
全文摘要
該發明屬于粉末冶金領域中一種鎢銅復合粉的生產方法。包括采用藍鎢(W
文檔編號B22F9/16GK1730207SQ20051002141
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月4日 優先權日2005年8月4日
發明者李立, 李偉勤, 呂祥明, 王世春, 李懿, 張世海 申請人:自貢硬質合金有限責任公司