D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2000.06.013 第22卷第6期 北京科技大学学报 Vol.22 No.6 2000年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec,2000 超细钨粉碳化时碳黑粒径 对WC粉化合碳的影响 晏洪波张丽英徐晓娟李汶霞 吴成义 北京科技大学材料学院，100083北京 摘要采用超细颗粒(0.35μm)钨粉与不同粒径(0.1,0.3,0.8,4.5μm)的碳黑粉，按W+C-WC 的反应式配碳，在氢气保护下，于830-1300℃保温40min,研究碳黑粒径、碳化温度对WC粉 的化合碳含量及物相组成的影响.XRD分析物相组成，用化学分析测定碳含量（质量分数）结果 表明：当使用0.1μ的超细碳黑，温度大于930℃时，WC粉的含碳量可达理论含量.但是在此 温度下，随着使用的碳黑粒径增大，WC粉中的化合碳含量急速下降，例如在950℃下，使用03 μm的碳黑只能使WC粉化合碳达到5.2%，使用0.8um碳黑时，WC的化合碳为3.18%. 关键词超细粉：碳化钨粉：碳化反应 分类号TF123.72;TF123.31文献标识码：A 近年来超细晶粒硬质合金的生产技术发展 平均粒径分别为0.8,4.5m的碳黑粉. 很快，特别是在制备超细晶粒WC粉的关键技 1.2试验方法 术中竞争十分激烈，出现了很多有前途的方法， 采用粒径相同(0.35μm)的超细钨粉与4 有的已能达到实用化水平.但在国内的文献 种不同粒径(01,0.3,0.8,4.5μm)的碳黑粉，按 中报道较少，特别是有关基础理论或规律性的 W+C=WC的反应式分别配碳（另增加损失量为 研究还很少见5.本文在研制超细晶粒WC粉 0.1%),在常规球磨机中混合1.5h,球料比为1： 制备技术过程中，较深入地研究了在使用超细 1,将装有混合料的耐热不锈钢舟皿放在不锈钢 颗粒(0.35um)钨粉的条件下，碳黑粉的粒径在 管式炉内，氢气保护气氛下进行碳化，保温时间 不同碳化温度下，对WC粉化合碳含量的影响. 均为40min.在830-1300℃温度区内，不同温度 下，取出碳化物料经冷却带冷却后出炉，随后进 1实验内容及方法 行XRD物相分析、化学分析定总碳及游离碳， 并计算出WC中的化合碳量，最终可以绘制出 1.1试验原料 (1)超细颗粒钨粉.超细颗粒钨粉是采用超 不同粒径的碳黑粉在不同的碳化温度下对WC 声喷雾热转换法制备的超细颗粒WO,粉m,一 粉的物相组成及化合碳含量的定量关系， 般为非晶态，平均粒度为25~30nm,经氢气，中 2试验结果与讨论 温(750~780℃)还原制成.钨粉平均粒度≤0.35 μm(BET粒径). 图】为不同粒径的碳黑粉经不同的温度碳 (2)碳黑粉.碳黑粉由2种方法制成：一种 化后对WC粉化合碳量的影响.图1中曲线1是 是由乙烷、丙烷(850℃)裂解后，经高能球磨不 碳黑粒度为0.1m的超细碳黑粉，碳化温度与 同时间后，制成平均粒径分别为0.1,0.3m的碳 WC粉化合碳含量的关系曲线.由图1可知，在 黑粉；另一种碳黑粉是由原始粒径为100~200 使用0.1m的超细碳黑时，在很低的碳化温度 μm的活性碳粉，经高能球磨不同时间后，制成 (850℃)下，WC粉的化合碳含量就可达5.8%（质 量分数)，相当于理论含量的95%，当温度大于 2000-05-30收稿晏洪波女，31岁，硕士 950℃时，WC粉的含碳量可达理论含量.这一 *国家“863”资助项目(No.715-009-0012) 结果说明在使用超细颗粒钨粉并使用超细颗粒第 2 卷 第 6 期 2 00 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u nr a l o f U n iv e比iyt o f s e ie n e e a n d eT e h n o l o gy B iej in g V匕L 22 N 0 . 6 D eC 。 2 00 超细钨粉碳化 时碳黑粒径 对 W C 粉化合碳的影响 晏洪 波 张 丽英 徐晓娟 李汉霞 吴成义 北京科技大学材料学 院 , 1 0 0 83 北京 摘 要 采用 超细 颗粒 (0 . 35 卜m ) 钨 粉 与不 同粒径 (0 . 1 , .0 3 , .0 8 , .4 5 林m ) 的碳黑粉 , 按 W+C = W C 的反 应式 配碳 , 在氢 气保 护 下 , 于 83 卜 1 30 ℃ 保 温 40 m in , 研究碳 黑粒 径 、 碳 化温度 对 W C 粉 的化 合碳含量 及物 相组 成的 影响 . X R D 分 析物相 组 成 , 用 化学 分析 测定 碳含 量 (质量 分数 )结 果 表 明 : 当使用 0 . 1 林m 的超细 碳黑 , 温度大 于 930 ℃ 时 , W C 粉的含碳 量可 达理 论含 量 . 但 是在此 温度 下 , 随着使 用 的碳 黑粒径 增 大 , W C 粉 中的化合 碳含量 急速下 降 , 例 如在 9 50 ℃ 下 , 使用 .0 3 料m 的碳 黑只 能使 WC 粉化 合碳 达 到 5 . 2% , 使 用 .0 8 林m 碳 黑 时 , W C 的化合 碳为 3 . 18% . 关键词 超 细粉 ; 碳化 钨粉 ; 碳 化反 应 分 类号 开 1 23 . +7 2 ; 吓 123 .3 十 1 文献 标识 码 :A 近 年来超细 晶粒硬质合 金的生产技术发展 很快 , 特别 是在制备 超细 晶粒 WC 粉 的关键技 术中竞 争十分激烈 , 出现 了很 多有前途 的方法 , 有的 已 能达 到实用化 水平 〔1刊 . 但在 国 内的文献 中报 道较 少 , 特别 是有关基 础理论或 规律性 的 研究还很 少见 【5,6] . 本 文在研制 超细 晶粒 W C 粉 制备技术过 程 中 , 较深入地研 究 了在 使用超细 颗粒 (0 . 35 林m ) 钨粉 的条件下 , 碳 黑 粉 的粒径在 不 同碳化温 度下 , 对 W C 粉化 合碳含量 的影响 . 1 实验 内容及方法 L l 试验原料 ( 1) 超细 颗粒钨粉 . 超细颗 粒钨粉是采用 超 声喷雾热 转换法制备 的超细颗粒 W O , 粉 〔l] , 一 般 为非 晶 态 , 平均 粒度为 25 一30 mn , 经氢气 , 中 温 (7 5 0一 7 80 ℃ ) 还 原制成 . 钨 粉平均粒度 毛 .0 35 林m ( B E T 粒径 ) . (2 ) 碳 黑粉 . 碳黑 粉 由 2 种方法制成 : 一种 是 由乙烷 、 丙烷 ( 8 50 ℃ ) 裂 解后 , 经 高能球磨不 同时间后 , 制成平均粒径分别为 0 . 1 , .0 3 阿的碳 黑 粉 ; 另一种碳 黑 粉是 由原始粒径为 10 0~2 o 抖m 的活性 碳粉 , 经 高能球磨不 同 时间后 , 制成 平 均粒径 分别 为 .0 8 , .4 5 料m 的碳 黑粉 . 1.2 试验方法 采用粒 径相 同 (0 3 5 抖m ) 的超细 钨粉与 4 种 不 同粒径 ( 0 . 1 , 0 . 3 , 0 . 8 , 4 . 5 林m ) 的碳黑 粉 , 按 W+ C 二W C 的反 应式分别配碳 ( 另增加损失量为 0 . 1% ) , 在常规 球磨机 中混合 1 . 5 h , 球料 比为 :1 1 , 将装有混合料 的耐热不锈钢 舟皿 放在不锈钢 管式炉 内 , 氢气保护 气氛下 进行碳化 , 保温 时间 均为 40 m in . 在 8 3 0一 1 3 0 ℃温度 区 内 , 不同温度 下 , 取 出碳化物料经 冷却带冷却 后出炉 , 随后进 行 X R D 物 相分析 、 化学分析定总碳 及游 离碳 , 并计 算 出 W C 中的化合碳量 , 最终可 以 绘制 出 不 同粒 径 的碳黑 粉在不 同的碳 化温度下对 W C 粉 的物相组成及化合碳含 量的定量 关系 . 2 00 0 一 0 5 · 3 0 收稿 晏洪 波 女 , 3 1 岁 , 硕士 . 国家 “ 86 3 , 资助项 目 (N o . 7 1 5 一 0 0 9 一 0 0 12 ) 2 试验结果 与讨论 图 1 为不 同粒 径的碳黑 粉经不 同 的温度碳 化后对 WC 粉 化合碳量 的影响 . 图 1 中曲线 1 是 碳 黑 粒度 为 0 . l p m 的超细碳 黑 粉 , 碳 化温 度与 WC 粉化合碳 含量 的关系 曲线 . 由 图 1 可 知 , 在 使 用 0 . 1 脚m 的超细碳 黑 时 , 在 很低 的碳化温度 ( 85 0 ℃ )下 , WC 粉的化合碳 含量就可达 5 . 8% (质 量分数 ) , 相 当于理论含量 的 95 % , 当温度大于 9 5 0 ℃ 时 , WC 粉 的含 碳量可达 理论 含量 . 这 一 结果说 明在使用超细颗粒钨粉并使用超细颗粒 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 06. 013