一種鎢鐵合金粉末的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鎢鐵合金粉末的制備方法，屬于金屬材料材料領域。
技術背景
[0002]世界上開采出的鎢礦，約50%用于優質鋼的冶煉，約35%用于生產硬質鋼，約10%用于制鎢絲，約5%用于其他用途。鎢作為可生成炭化物的元素，加入鋼中可提高鋼的韌性，炭化鎢的顆粒較細，硬度較高，從而大大提高了鋼的硬度和耐磨度。鎢增加鋼的回火穩定性、紅硬性和熱強性，增加鐵的自擴散激活能，顯著提高鋼的再結晶溫度，從而也提高鋼在高溫下的婦變能力。
[0003]鎢鐵是工業上重要原料，主要用在煉鋼上作為鎢金屬的合金添加劑，傳統的鎢鐵均以黑鎢精礦為原料，加以添加劑按一定的配比混合后在電爐中冶煉而成。此冶煉法存在著原料來源困難，對原料要求高，成本高，且制備過程存在反應溫度很高，產物不均勻等技術問題。
[0004]陽離子膜具有一定的選擇透過性，可使陽極中被選擇的陽離子透過離子膜到陰極室中，全氟磺酸陽離子交換膜可以讓陽極室中的Na+離子透過離子膜進入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質的影響。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決上述鎢鐵合金制備過程中所存在的對原料要求高，成本高，且制備過程反應溫度很高，產物不均勻等技術問題而提供一種鎢鐵合金粉末的制備方法，該制備方法對原料要求低，成本低，且制備過程反應條件溫和，反應溫度低，所得的鎢鐵合金粉末純凈、無雜質。
[0006]本發明的技術方案
一種鎢鐵合金粉末的制備方法，具體包括如下步驟:
(I)、以鐵片為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解或恒壓電解的方式，控制溫度范圍為室溫至90 °C進行電解含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉移到陰極室；
所述惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦網或鉑網；
所述含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液中，鎢酸鈉的濃度為0.005-2.5mol/L，去極化劑的濃度為 0.01-0.lmol/L ；
所述去極化劑為可溶性氯化物、檸檬酸鹽、酒石酸鹽的一種或兩種以上的混合物；
其中可溶性氯化物為氯化銨或氯化鈉；
所述梓檬酸鹽梓檬酸鈉、朽1檬酸錢或梓檬酸氫錢;
所述酒石酸鹽為酒石酸鈉、酒石酸氫鈉、酒石酸銨或酒石酸氫銨；
所述酸溶液為濃度為0.001-lmol/L的鹽酸水溶液或濃度為0.001-lmol/L的硫酸水溶液；
所述堿溶液為濃度0.ΟΟΙ-lmol/L的氫氧化鈉水溶液或濃度為0.001-lmol/L的氫氧化鉀水溶液；
所述鹽溶液為濃度0.001-lmol/L的氯化鈉水溶液或濃度為0.ΟΟΙ-lmol/L的碳酸鈉水溶液；
所述陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜，優選為美國杜邦公司生產的Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜；
所述恒流電解的電流為0.08-0.8A，電流密度為1-lOOmA/cm2;
所述恒壓電解的電壓范圍為10-300V ;
(2)、電解完后，將在陽極室得到的產物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na+及去極化劑清洗干凈，所得的濾餅控制溫度為30-80°C干燥l_2h，干燥完畢后，于氫氣氛圍下以2.5-10°C /min的速率升溫至600-800°C進行還原2_6h，然后自然冷卻至室溫，即得鎢鐵合金粉末。
[0007]本發明的有益效果
本發明的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，由于可直接采用鎢酸鈉和鐵進行常溫制備，因此制備方法對原料要求低，成本低。
[0008]進一步，本發明的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，由于制備過程中采用的陽離子膜具有一定的選擇透過性，特別是Naf1n系列全氟磺酸陽離子交換膜可以讓陽極室中的Na+離子透過離子膜進入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質對最終產品鎢鐵合金粉末的影響，因此本發明的制備方法具有最終所得的鎢鐵合金粉末純度高，無雜相，分布均勻的特點。
[0009]進一步，本發明的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，反應條件溫和，反應溫度低，得到的鎢鐵合金粉末是純凈的，無雜相的，分布均勻的。
[0010]進一步，本發明的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，所用的陰極液范圍廣，酸液、堿液及鹽液均可以，另外，電解過程無論是恒流電解或恒壓電解的方式，都能得到純凈分布均勻的鎢鐵合金粉末。
[0011]進一步，本發明的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，由于通過一步即可短時間內制備出鎢鐵合金粉末前驅體，并且后續處理簡單，因此其制備過程工藝簡單，容易操作，投資小，合成量大，可直接用于工業化生產。
【附圖說明】
[0012]圖1、實施例1所得的鎢鐵合金粉末的EDS能譜圖；
圖2a、實施例1所得的鎢鐵合金粉末中鎢元素的EDS面掃圖；
圖2b、實施例1所得的鎢鐵合金粉末中鐵元素的EDS面掃圖；
圖3、實施例1所得的鎢鐵合金粉末的X射線衍射(XRD)圖。
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體實施例結合附圖對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0014]本發明的實施例中所用的全氟磺酸陽離子交換膜是美國杜邦公司生產的Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜。
實施例
[0015]一種鎢鐵合金粉末的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、以鐵片為陽極，以惰性電極為陰極，以95ml含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液為陽極液，以90ml酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解的方式，控制溫度范圍為室溫至50°C電解含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液30min，即Na+離子全部轉移到陰極室；
所述含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液中，鎢酸鈉的濃度為0.lmol/L,去極化劑的濃度為0.0lmol/L，所述去極化劑為氯化鈉；
所述惰性電極為鈦網；
所述酸溶液為濃度為0.lmol/L的鹽酸水溶液；
所述陽離子膜為Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜；
所述恒流電解的電流密度為75mA/cm2，電流為0.6A ；
(2)、電解完后，將在陽極室所得的產物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na+及添加劑離子清洗干凈，所得的濾餅控制溫度為60°C干燥2h，干燥完畢后，于氫氣氛圍下以2.50C /min的速率升溫至650°C進行還原4h，然后自然冷卻至室溫，即得純凈的分布均勻的鎢鐵合金粉末。
[0016]采用德國布魯克ALX公司的4010型X射線探測儀對上述所得的鎢鐵合金粉末進行測定，其EDS能譜圖如圖2所示，從圖2中可以看出，得到的產物中只有Mo、Fe 二種元素，由此表明了本發明制備的鎢鐵合金粉末是純凈的，無雜質。其EDS面掃如圖2a、圖2b所示，從圖2a、圖2b中可以看出本發明制備方法所得的鎢鐵合金粉末是分布均勻的。
[0017]采用德國布魯克AXS公司的D8 Advance型X-射線衍射儀對上述所得的鎢鐵合金粉末進行測定，其XRD圖如圖3所示，從圖3中可以看出，得到的產物為鎢鐵。
[0018]綜上所述，本發明的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，可得到純凈的、分布均勻的鎢鐵合金粉末。
[0019]以上所述僅是本發明的實施方式的舉例，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種鎢鐵合金粉末的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟: (1)、以鐵片為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解或恒壓電解的方式，控制溫度范圍為室溫至90 °C進行電解含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉移到陰極室； 所述惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦網或鉑網； 所述含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液中，鎢酸鈉的濃度為0.005-2.5mol/L，去極化劑的濃度為 0.01-0.lmol/L ； 所述去極化劑為可溶性氯化物、檸檬酸鹽、酒石酸鹽的一種或兩種以上的混合物； 其中可溶性氯化物為氯化銨或氯化鈉； 所述梓檬酸鹽梓檬酸鈉、朽1檬酸錢或梓檬酸氫錢; 所述酒石酸鹽為酒石酸鈉、酒石酸氫鈉、酒石酸銨或酒石酸氫銨； 所述酸溶液為濃度為0.001-lmol/L的鹽酸水溶液或濃度為0.001-lmol/L的硫酸水溶液； 所述堿溶液為濃度為0.001-lmol/L的氫氧化鈉水溶液或濃度為0.001-lmol/L的氫氧化鉀水溶液； 所述鹽溶液為濃度為0.001-lmol/L的氯化鈉水溶液或濃度為0.001-lmol/L的碳酸鈉水溶液； 所述陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜； 所述恒流電解的電流為0.08-0.8A，電流密度為1-lOOmA/cm2; 所述恒壓電解的電壓范圍為10-300V ; (2)、電解完后，將在陽極室得到的產物用去離子水邊清洗邊過濾，去極化劑所得的濾餅控制溫度為30-80°C干燥l_2h，干燥完畢后，于氫氣氛圍下以2.5-10°C /min的速率升溫至600-800°C進行還原2-6h，然后自然冷卻至室溫，即得鎢鐵合金粉末。2.如權利要求1所述的一種鎢鐵合金粉末的制備方法，其特征在于步驟(I)所述含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液中，鎢酸鈉的濃度為0.lmol/L，去極化劑的濃度為0.0lmol/L，所述去極化劑為氯化鈉； 所述惰性電極為鈦網； 所述酸溶液為濃度為0.lmol/L的鹽酸水溶液； 所述陽離子膜為Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜； 所述恒流電解的電流密度為75mA/cm2，電流為0.6A ； 步驟(2 )所得的濾餅控制溫度為60 °C干燥2h，干燥完畢后，于氫氣氛圍下以2.5°C /min的速率升溫至650°C進行還原4h，然后自然冷卻至室溫，即得鎢鐵合金粉末。
【專利摘要】本發明公開一種鎢鐵合金粉末的制備方法，以鐵片為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液；在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解或恒壓電解的方式控制溫度為室溫至90℃進行電解含有去極化劑和鎢酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉移至陰極室；電解完后將在陽極室得到的產物用去離子水邊清洗邊過濾，所得濾餅干燥后，于氫氣氛圍下以2.5-10℃/min的速率升溫至600-800℃進行還原2-6h，然后自然冷卻至室溫即得鎢鐵合金粉末。該制備方法反應條件溫和，反應溫度低，所得鎢鐵合金粉末純凈、無雜相、顆粒分布均勻。
【IPC分類】C25B1/00, B22F9/22
【公開號】CN104889414
【申請號】CN201510163809
【發明人】張全生, 閔凡奇, 馬可, 李細方, 李碩, 王淼, 黨國舉, 王昭勍, 李海燕
【申請人】上海應用技術學院
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月9日