D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2004.03.017 第26卷第3期 北京科技大学学报 Vol.26 No.3 2004年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun,2004 纳米级WO3-Cu0复合氧化物粉末的制备 徐金龙张丽英林涛吴成义 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要用超声喷雾热转换法直接制成纳米级非晶复合氧化物粉末，并采用XRD,TEM和 TG-DSC手段研究纳米WO,CuO复合氧化物粉末的热解与非晶向微晶的转化过程.结果表 明用超声喷雾热转换法可以工业化大规模生产纳米级WO,CuO复合氧化物粉末，粉末平均 粒径<50nm,颗粒形状为球形 关键词超声喷雾转换法；纳米复合粉末；WC1合金 分类号TF123.7;T℉123.1 WCu基复合材料是由高熔点、高硬度的钨 1原材料及设备 和高导电、导热率的的铜所构成的假合金，因其 具有良好的高温强度、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性 1.1原材料及技术条件 和高强度、高硬度等优点，目前被广泛用作电触 钨酸HWO)为化学纯，主要成分以WO计 头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料， 含量>99.9%（质量分数，下同）.不纯物：Si02= 电热合金和高密度合金，特殊用途的军工材料 0.03%,Ca0-0.03%,P=0.003%,Mo-0.005%,重金属 (如火箭喷嘴、喉衬)，以及计算机中央处理系统、 0.0004%.疏酸铜(CuSO5H0)为分析纯，主要 大规模集成电路的导线框架，固态微波管等电子 成分含量>99.9%.不纯物：水不溶物0.005%，氯 器件的热沉基材料等. 化物0.001%，总氮量0.001%，钠、钾0.006%，锌 合金制备中采用的粉末冶金工艺及原材料 0.03%. 是合金获得较完善的组织结构和优异性能的关 1.2使用设备 键，现有的钨铜合金是用较粗的钨粉作原料，在 气流超声雾化工艺及设备不同于美国Rug 烧结过程中钨晶粒不可避免会长大（约20~30 ers大学的专利“喷雾热转化过程”，主要区别在 倍)，因而不能获得超细晶粒的WCu合金，近年 于采用了北京科技大学另一项专利“气流谐振式 来高新技术发展对钨铜合金的要求越来越迫切， 超声雾化喷嘴”叮.这种喷嘴的制作是依据德国 特别是超薄箔材更需要超细晶粒WCu合金作 Hartman教授研究的谐振腔原理设计的.环缝谐 为基础.采用机械合金化制备纳米晶WCu合金 振式气流超声雾化喷嘴的粉碎效果比一般喷嘴 粉的研究己有报导句，但是在技术上直接采用纳 高2~3倍，使得液流可以被超音速气流击碎，形 米级超细WC合金粉末一直是粉末冶金工作 成纳米级细小液滴，在雾化塔内与热空气相遇， 者很感兴趣的问题.显然若能工业化规模化制成 发生热转换，从而得到纳米级复合氧化物颗粒， 纳米级WO,CuO复合粉末，然后还原成纳米级 WCu合金粉末，这将是非常有工业前景的制粉 2复合氧化物粉末的制备工艺 技术.本文将重点介绍专利中有关纳米级WO, 本文采用的复合氧化物粉末的制备工艺流 CO复合粉末的生产技术，即采用“气流超声雾 程如图1. 化技术直接制备纳米级的WO,CuO复合氧化 A溶液制备过程：将工业钨酸分成多份，每 物粉末. 份重450g钨酸(HW0)加入到2000mL自制的 收稿日期200306-15徐金龙男，24岁，硕士研究生 X型（碱性氨）溶液中，水浴加热到80℃，保温20 ★国家“863"No.2002AA331090)及国家自然科学基金资助项 min.工业化连续喷雾热转换制粉时，溶液配制 目No.50074007;50004001)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 纳米级 犷 复合氧化物粉末的制备 徐金龙 张 丽 英 林 涛 吴 成 义 北 京科技大学材 料科 学与 工程学 院 ， 北 京 摘 要 用 超声 喷 雾热 转 换法 直接 制成 纳米级 非 晶复合氧 化物粉末 ， 并采用 ， 和 手 段研 究纳 米 一 复合 氧化 物粉 末 的热 解 与非 晶 向微 晶 的转化 过 程 结 果 表 明用 超声 喷雾 热转换法 可 以工 业化 大规模生 产纳 米级 一 复合 氧 化物粉末 ， 粉末 平均 粒 径 ， 颗粒 形状 为球形 关键 词 超 声 喷雾转 换法 纳米 复合 粉 末 一 合 金 分 类号 ‘ 基 复 合 材 料 是 由高熔 点 、 高硬 度 的钨 和 高 导 电 、 导热 率 的 的铜 所 构 成 的假 合 金 因其 具 有 良好 的 高温 强度 、 耐 电弧 侵 蚀 性 、 抗熔 焊性 和 高 强 度 、 高 硬 度 等 优 点 ， 目前 被 广泛 用 作 电触 头材料 ， 电阻焊 、 电火花 加 工和 等离子 电极材料 ， 电热 合 金 和 高 密 度 合 金 ， 特 殊 用 途 的军 工 材 料 如火箭 喷嘴 、 喉衬 ， 以及 计 算 机 中央 处理 系 统 、 大规 模集成 电路 的导 线框 架 ， 固态 微 波 管等 电子 器 件 的热 沉 基 材 料 等‘卜 ， 合 金 制 备 中采 用 的粉 末 冶 金 工 艺 及 原 材 料 是 合 金 获 得 较 完 善 的组 织 结 构 和 优 异 性 能 的关 键 “ ， 现 有 的钨铜 合 金 是用 较粗 的钨粉作 原料 ， 在 烧 结过 程 中钨 晶 粒 不 可 避 免会 长 大 约 一 倍 ， 因而 不 能获得超 细 晶粒 的 曰 合 金 近 年 来高新 技术发展对 钨 铜 合 金 的要 求越 来越 迫 切 ， 特 别 是超 薄 箔 材 更 需 要 超 细 晶粒 曰 合 金 作 为 基 础 采 用 机 械 合 金 化 制 备 纳 米 晶 一 合 金 粉 的研 究 已 有 报 导 〔 ， 但 是 在 技 术 上 直 接 采 用 纳 米 级 超 细 ‘ 合 金 粉 末 一 直 是 粉 末 冶 金 工 作 者 很 感 兴趣 的 问题 显 然 若 能工 业 化规 模 化 制成 纳米 级 一 复 合 粉 末 ， 然 后 还 原成 纳 米 级 “ 合 金 粉 末 ， 这 将 是非 常有 工 业 前 景 的制粉 技术 本文 将 重 点介 绍 专 利 中有 关纳 米 级 一 复合 粉 末 的生 产 技术 ， 即采 用 “ 气 流 超 声雾 化 技术 ” 〔 〕直接制 备 纳 米级 的 一 复 合氧 化 物 粉末 收稿 日期 加 一企 徐金龙 男 ， 岁 ， 硕 士 研究生 国家 “ ” 及 国家 自然 科学基金 资助项 目 · 原 材 料 及 设 备 原 材 料 及 技 术 条件 钨 酸 认 为化 学 纯 ， 主 要 成 分 以 ， 计 含 量 质 量 分 数 ， 下 同 不 纯 物 ， ， ， ， 重 金 属 硫 酸 铜 · 为 分 析 纯 ， 主 要 成 分 含 量 不 纯 物 水 不 溶 物 ， 氯 化 物 ， ， 总氮 量 ， 钠 、 钾 ， 锌 使 用 设 备 气 流 超 声 雾 化 工 艺及 设 备 不 同于 美 国 大 学 的专 利 “ 喷雾 热转化 过 程 ” 主 要 区别 在 于 采用 了北 京 科技 大 学另一 项 专 利 “ 气流 谐振 式 超 声雾化 喷 嘴 ” 〔，〕 这 种 喷 嘴 的制 作 是 依 据 德 国 即 教授 研 究 的谐 振 腔 原 理 设 计 的 环 缝 谐 振 式 气 流 超 声 雾 化 喷 嘴 的粉 碎 效 果 比 一 般 喷 嘴 高 一 倍 ， 使 得 液 流 可 以被 超 音速 气 流 击碎 ， 形 成 纳 米 级 细 小液 滴 ， 在 雾 化 塔 内与 热 空气 相 遇 ， 发 生 热 转 换 ， 从 而 得 到 纳 米 级 复 合 氧 化物 颗粒 复合氧 化 物 粉 末 的制 备 工 艺 本 文 采 用 的 复 合 氧 化 物 粉 末 的 制 备 工 艺 流 程 如 图 溶 液 制 备 过 程 将 工 业 钨酸 分 成 多份 ， 每 份 重 钨 酸 凡 认 加 入 到 自制 的 型 碱 性 氨 溶 液 中 ， 水 浴 加 热 到 ℃ ， 保 温 工 业 化 连 续 喷 雾 热 转换 制粉 时 ， 溶 液 配 制 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．03．017