專利名稱：一種制取粗鉬粉的方法
技術領域：
本發明涉及一種鉬粉的制備方法，特別涉及一種預壓制粒制取粗顆粒鉬粉的方法。
背景技術：
眾所周知，除少數貴金屬外，金屬材料會與周圍介質發生化學反應和電化學反應而遭受腐蝕。此外，金屬表面受各種機械作用而引起的磨損也極為嚴重。因此，發展金屬表面防護和強化技術，是各國普遍關心的重大課題。鉬以其優良的耐磨性、抗腐蝕性和抗拉傷性能等而廣泛應用于現代汽車工業中。直接采用鉬制造這類零部件價格昂貴，而在工程材料表面上制備鉬系涂層，既滿足了性能要求，又降低了成本。在汽車工業發展過程中，有許多型號的涂層被用來提高變速器同步環、內燃機活塞環的耐磨性能，鉬系涂層就是被廣泛應用的涂層之一。鉬系涂層的制備在我國部分企業一直沿用火焰噴涂的方法。鉬絲火焰噴涂設備簡單，但沉積顆尺寸不一，氧化燒損嚴重，涂層疏松且因鉬絲加工而成本高昂，嚴重制約其廣泛應用。近年來，用鉬粉作原料的等離子噴涂方法隨著嘖涂設備、噴涂粉末生產技術的改進得以推廣。鉬粉成本僅為鉬絲的50%左右，為滿足不同的性能要求，可方便地在鉬粉中添加各種合金元素，以形成所期望的涂層。等離子噴涂鉬涂層的工藝特點要求噴涂鉬粉粒度較粗(超過10 μ m)、有適當的粒度分布范圍和良好的流動性。普通鉬粉粒度較小且分布寬、流動性差，不能滿足等離子噴涂工藝和涂層性能要求。同時，為使涂層具備特定的性能，還須對噴涂鉬粉的化學成分進行嚴格控制，如鉬粉中的氧、碳、氮含量等雜質將對涂層的硬度、耐磨性等起重作用。影響鉬粉顆粒度的工藝因素，可以用下列關系式表示d = f (Τ, ΔΤ, h, Q, t)式中；d為粉末粒度；T為還原溫度；ΔΤ為溫度梯度；h為舟皿內料層厚度；Q為氫氣流量；t為還原時間。還原溫度越高、鉬粉粒度越大、料層厚度越大、氫氣滲入和水蒸氣逸出將越困難， 實際上相當于增加了水蒸氣的分壓，促進鉬粉末揮發——沉積長大，使顆粒變粗；氫氣流量越大，水蒸氣逸出速度加快，則鉬粉粒度越細。還原時間長，鉬粉末反復氧化-還原長大、聚集再結晶長大的幾率就大，鉬粉末顆粒就越大。上述工藝因素對鉬粉顆粒長大的貢獻是有限的，尤其是粒度大于20 μ m的鉬粉是無法用上述方式獲得。目前，為了適應等離子噴涂鉬涂層的工藝特點要求，主要采用以下兩種方法制備鉬粉第一種方法是高溫燒結破碎(1)選擇合適的常規鉬粉。鉬粉的粒度和密度適中，化學成分均勻、合格，鉬粉形貌較為規則，無過多的搭接。(2)壓坯成型。采用足夠噸位的液壓機和模具，將鉬粉壓制成坯。
(3)燒結。選擇800°C -1200°C的溫度，將壓制的鉬坯放入燒結爐內燒結1_釙。(4)破碎和篩分。采用機械破碎的方法將經過燒結的坯料進行破碎并篩分。上述第一種方法因燒結后坯料較硬，機械破碎需要增加專用設備投入，設備投入較大，生產成本高；所制備的粉末因粉碎工序導致雜質含量較高，顆粒形貌不規則，粉末流動性能較差，嚴重影響粉末的使用性能。第二種方法是粘結制粒(1)將鉬粉與PEG、PVA和乙醇和純化水化漿配制成鉬粉料；(2)將配制的鉬粉料漿進行噴霧干燥造粒；(3)得到的鉬粉顆粒進行排膠、過篩、高溫燒結；(4)將經過高溫燒結的鉬粉在高效球磨機中球磨，過篩分級后得到噴涂鉬粉。上述第二種方法生產工序復雜，要配置專用設備增加投資，生產成本高；調漿過程中加入的PEG和PVA等物質，燒結過程中分解出的碳、氧等雜質難以除盡，影響粉末的使用性能；高溫燒結后的料硬度大，球磨硬料會增加粗鉬粉中的雜質。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中制備鉬粉的方法生產成本高、工藝復雜，鉬粉使用性能不佳的問題，提供一種制取粗鉬粉的方法。為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下A、將普通鉬粉與氧化鉬(MoO3或MoO2)粉末按重量比G 0. 67) 1的比例混合，特別是G 1.5) 1的比例混合后，再按照每100克混合粉末添加細1 8ml去離子水的比例，向混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合30min 60min ；B、將步驟A獲得的混合物采用等靜壓壓制成坯；C、將步驟B中所得的壓制坯經破碎后篩選得到(-20目，+180目)預制粉末；D、將步驟C中所得的預制粉末進行氫氣還原，還原溫度為750°C 970°C ；還原時間為IOh 12h，氫氣流量:20L/h 30L/h ；E、將步驟D中所得的粉末料送入球磨機，球磨機中加入瑪瑙球，球料體積比為 1. 1 2. 0，球磨30min 60min后，篩分得到所需產品。作為優選方式，所述步驟B中，等靜壓壓制的壓力值為80MPa lOOMPa，保壓時間為 IOOs 120s。作為優選方式，所述步驟C中，篩選后，+20目的篩上物返回繼續破碎，-180目的篩下物返回等靜壓壓制。 作為優選方式，所述步驟A中，普通鉬粉的費氏粒度為2. 1 μ m 3. 5 μ m，松裝比重為 0. 8g/cm3 1. lg/cm3 ；MoO2粉末的費氏粒度為5. 0 μ m 7. 0 μ m，松裝比重為0. 6g/cm3 1. 2g/cm3 ；MoO3粉末的費氏粒度為5. 7 μ m 7. 8 μ m，松裝比重為0. 7g/cm3 1. 2g/cm3。本發明方法以鉬粉和氧化鉬粉為原料，以水作為鉬粉和氧化鉬顆粒之間的潤滑劑，將三者混合，在等靜壓設備中進行預壓制，獲得具有一定強度的預壓坯料。坯料經適度破碎、篩分后，根據用戶對粗鉬粉的要求，選取(-20目，+180目)預制粒的粉末，對超出粒度范圍的過粗鉬粉進行球磨處理，對過細的鉬粉可作為預壓制粒的原料重復使用。在現有鉬粉還原設備允許的條件范圍內，在氫氣氣氛中還原成鉬粉，鉬粉經篩分分級，可以制取滿足用戶要求的粗鉬粉(例如粒度費氏粒度超過10 μ m,甚至高達20 μ m左右的大顆粒鉬粉)。在本發明技術方案中，添加鉬粉作為氧化鉬(如MoO3)粉末還原時揮發——沉積長大的核心，通過兩種物質熱力學性能的不同，從而促進氧化——還原反應的反復進行。雖然MoO3顆粒與Mo粉顆粒接觸區域有中間氧化物的生成，但MoO3顆粒與Mo顆粒接觸區域總向MoO3側遷移，Mo團聚體長大。加入去離子水，預壓時作為鉬粉和三氧化鉬顆粒之間的潤滑劑，有利于預壓成坯；氫氣還原時，增大了水蒸氣的分壓，加速鉬粉與三氧化鉬界面反應生成鉬粉的遷移，促進鉬粉顆粒揮發——沉積長大，有利于粉末顆粒團聚緊密。因此，鉬粉中加入一定量的MoO3,再進行“加濕”預制粒后，通過氫氣熱處理，可得到粗鉬粉。本發明方法避免了因機械破碎或添加粘結劑從而增加所制鉬粉的雜質含量，可制備出雜質含量低，粒度較大的粗顆粒鉬粉。這種方法相比預燒結后破碎制備粗鉬粉的方法降低了制備難度和生產成本，簡化了制備過程。通過鉬粉中添加的適量的氧化鉬和去離子水(由于還原過程中的氣體交換，如果氧化鉬添加過多就會導致所制粉末顆粒團疏松)，在氫氣還原與燒結過程中有利于提高鉬粉團聚體的強度。通過本發明方法制備出的粉末粒度在10 μ m以上，甚至高達20 μ m左右，松裝比重大于1. 5g/cm3。
圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。實施例1 如圖1所示，一種制取粗顆粒鉬粉的方法，包括如下步驟A、將普通鉬粉=MoO3粉按重量比1.5:1比例混合后，按照去離子水/IOOg混合粉末的比例向混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合60min ；B、將步驟A的混合物采用等靜壓壓制成坯，等靜壓壓制的壓力值為lOOMPa，保壓時間為IOOs ；C、將步驟B中所得的壓制坯經破碎后篩選得到(-20目，+180目)預制粉末；篩選后，+20目的篩上物返回繼續破碎，-180目的篩下物返回等靜壓壓制。D、將步驟C中所得的預制粉末進行氫氣還原，還原溫度為750°C ；還原時間為12h， 氫氣流量20L/h ；E、將步驟D中所得的粉末料送入球磨機，球磨機中的瑪瑙球與混合料的體積比為 2.0 1，對所制鉬粉球磨30min后，篩分得到所需產品費氏粒度為14.5μπι，松裝比重為 1. 90g/cm3。實施例2 如圖1所示，一種制取粗顆粒鉬粉的方法，包括如下步驟A、將普通鉬粉與MoA粉按重量比4 1混合后，按照8ml去離子水/IOOg混合粉末的比例向混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合30min ；B、將步驟A的混合物采用等靜壓壓制成坯，等靜壓壓制的壓力值為lOOMPa，保壓時間為114s ；
C、將步驟B中所得的壓制坯經破碎后篩選得到(-20目，+180目)預制粉末；篩選后，+20目的篩上物返回繼續破碎，-180目的篩下物返回等靜壓壓制。D、將步驟C中所得的預制粉末進行氫氣還原，還原溫度為970°C ；還原時間為10h， 氫氣流量20L/h ；E、將步驟D中所得的粉末料送入球磨機，向球磨機中加入瑪瑙球，球料體積比為 1.5 1，對所制鉬粉球磨60min后，篩分得到所需產品費氏粒度為15.2μπι，松裝比重為 2. 13g/cm3。實施例3 —種制取粗顆粒鉬粉的方法，包括如下步驟A、將普通鉬粉MoO3粉按重量比4 1比例混合后，按照8ml去離子水/IOOg混合粉末的比例向混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合30min ；B、將步驟A的混合物采用等靜壓壓制成坯，等靜壓壓制的壓力值為lOOMPa，保壓時間為114s ；C、將步驟B中所得的壓制坯經破碎后篩選得到(-20目，+180目)預制粉末；篩選后，+20目的篩上物返回繼續破碎，-180目的篩下物返回等靜壓壓制。D、將步驟C中所得的預制粉末進行氫氣還原，還原溫度為970°C;還原時間為12h， 氫氣流量20L/h ；E、將步驟D中所得的粉末料送入球磨機，球磨機中的瑪瑙球與粉末料的體積比為 1.5 1，對所制鉬粉球磨30min后，篩分得到所需產品費氏粒度為22.0μπι，松裝比重為 2. 2!3g/cm3。實施例4 一種制取粗顆粒鉬粉的方法，包括如下步驟A、將普通鉬粉MoO3粉按重量比0. 67 1比例混合后，按照6ml去離子水/IOOg 混合粉末的比例向混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合40min ；B、將步驟A的混合物采用等靜壓壓制成坯，等靜壓壓制的壓力值為80MPa，保壓時間為120s ；C、將步驟B中所得的壓制坯經破碎后篩選得到(-20目，+180目)預制粉末；篩選后，+20目的篩上物返回繼續破碎，-180目的篩下物返回等靜壓壓制。D、將步驟C中所得的預制粉末進行氫氣還原，還原溫度為970°C;還原時間為12h， 氫氣流量30L/h ；E、將步驟D中所得的粉末料送入球磨機，球磨機中的瑪瑙球與粉末料的體積比為 1.1 1，對所制鉬粉球磨30min后，篩分得到所需產品費氏粒度為13.4μπι，松裝比重為 1. 7^/cm3。上述四項實施例中，普通鉬粉的費氏粒度為2. 1 μ m 3. 5 μ m，松裝比重為0. Sg/ cm3 1. lg/cm3 ；MoO2粉末的費氏粒度為5. 0 μ m 7. 0 μ m，松裝比重為0. 6g/cm3 1. 2g/ cm3。MoO3粉末的費氏粒度為5. 7 μ m 7. 8 μ m，松裝比重為0. 7g/cm3 1. 2g/cm3。上述實施例中，球磨所用的瑪瑙球也可以根據需要采用鋼球進行研磨。采用上述實施例的本發明方法生產成本低、工藝簡單，所制備的鉬粉使用性能好。本發明并不局限于前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種制取粗鉬粉的方法，其特征在于包括如下步驟A、將普通鉬粉氧化鉬粉末按重量比G 0.67) 1的比例混合后，再按照每100克混合粉末添加細1 8ml去離子水的比例，向上述混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合 30min 60min ；B、將步驟A獲得的混合物經等靜壓壓制成坯；C、將步驟B所獲得的壓制坯經破碎后篩選，得到粉末粒度為(-20目，+180目)的預制粒粉末；D、將步驟C中所獲得的預制粒粉末進行氫氣還原，還原溫度為750V 970°C；還原時間為IOh 12h，氫氣流量:20L/h 30L/h ；E、將步驟D所獲得的粉末料送入球磨機，向球磨機中加入瑪瑙球或鋼球，球料體積比為(1.1 2.0) 1，球磨30min 60min后，篩分得到所需粗鉬粉。
2.如權利要求1所述的制取粗鉬粉的方法，其特征在于所述步驟A替換為如下步驟 A’、將普通鉬粉氧化鉬粉末按重量比G 1.幻1的比例混合后，再按照每100克混合粉末添加細1 8ml去離子水的比例，向上述混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合 30min 60min。
3.如權利要求1或2所述的制取粗鉬粉的方法，其特征在于所述氧化鉬為MoO3或 MoO2。
4.如權利要求1或2所述的制取粗鉬粉的方法，其特征在于所述步驟B中，等靜壓壓制的壓力值為80MPa lOOMPa，保壓時間為IOOs 120s。
5.如權利要求1或2所述的制取粗鉬粉的方法，其特征在于所述步驟C中，篩選后， +20目的篩上物返回繼續破碎，-180目的篩下物返回等靜壓壓制。
6.如權利要求1或2所述的制取粗鉬粉的方法，其特征在于所述普通鉬粉的費氏粒度為2. 1 μ m 3. 5 μ m，松裝比重為0. 8g/cm3 1. lg/cm3 ； MoO2粉末的費氏粒度為5. 0 μ m 7. 0 μ m，松裝比重為0. 6g/cm3 1. 2g/cm3 ； MoO3粉末的費氏粒度為5. 7 μ m 7. 8 μ m，松裝比重為0. 7g/cm3 1. 2g/cm3。
全文摘要
本發明公開了一種制取粗鉬粉的方法，將鉬粉∶氧化鉬粉末按重量比為(4～0.67)∶1的比例混合后，按照(4ml～8ml)/100g混合粉末的比例向混合粉末中噴灑去離子水，攪拌均勻后再混合30min～60min；將混合物采用等靜壓壓制成坯；壓制坯經破碎后篩選得到(-20目，+180目)預制粉末；預制粉末進行氫氣還原，還原溫度為750℃～970℃；還原時間為10h～12h，氫氣流量20L/h-30L/h；按照球料體積比為1.1～2.0，對所制鉬粉球磨30min～60min后，篩分得到所需產品。本發明方法生產成本低、工藝簡單，所制備的鉬粉使用性能好。
文檔編號B22F9/22GK102294490SQ201110220800
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者何慶春, 溫寧兵 申請人:成都虹波實業股份有限公司