一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法
【專利摘要】一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，包括以下步驟：首先，分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，然后將配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1：（0.04～0.2）：（1～1.5）混合均勻，并向混合溶液中逐滴加入質量濃度為30~60%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值≤3，將制得混合溶液在溫度為60～90℃、攪拌條件下反應2?4h，將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為80～95℃的條件下干燥18?20h，制得前驅體，然后將制備的前驅體依次經煅燒、還原、冷卻后制得顆粒狀高銅鎢銅粉；本發明操作簡單，能夠有效制備出分散性、均勻性好的微納米高銅鎢基復合粉體。
【專利說明】
一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種高銅鎢銅合金，具體來說是一種高銅鎢銅合金納米復合粉末的制備方法。
【背景技術】
[0002]鎢銅復合材料兼具鎢的高密度、高熔點、高強度、低的膨脹系數和銅良好的導熱導電性能的優點，使得其作為升級換代的產品開始大規模用于電力、電子機械等行業，同時，鎢銅復合材料還作為導彈噴管材料和破甲彈藥型罩材料成功地被應用到軍事工業中。隨著工業的進一步發展，對高性能鎢銅復合材料的需求越來越迫切。但由于W與Cu熔點相差很大，Cu對W的潤濕性差，采用傳統的粉末冶金方法，高溫液相燒結、活化燒結和熔浸法制備的W-Cu材料致密度不高，綜合性能和顯微組織結構很難達到理想水平。
[0003]由于原始粉體的純度、均勻性、粒度和晶粒度直接影響鎢基合金的性能，因此制備高純度、均勻性好的納米鎢基復合粉體成了關鍵的第一步。為了獲得高性能鎢基合金，目前國內外研究者主要通過粉末的納米化(或納米復合)、均勻化來提高燒結活性，從而制備近全致密化的鎢基材料。目前，超細/納米鎢銅復合粉的制備方法主要有:機械合金化、氧化物或金屬-氧化物共還原法、溶膠-噴霧干燥法-多步氫還原法，化學沉淀，水熱法等。雖然以上這些方法制備出了納米級的鎢銅復合粉體，但還存在一些問題，如引入雜質，團聚嚴重、工藝復雜等。更值得一提的是，目前制備的納米級的鎢銅復合粉體的含銅量基本在50%以下，主要用于制備含銅量50%以下的鎢銅合金。對于高銅鎢基合金大多采用常規的直接混合鎢、銅粉末制備，有關含銅量50%以上的鎢銅復合粉體的制備報道的更少，這非常不利于高品質高銅鎢銅合金的研發和應用。

【發明內容】

[0004]本發明為了解決上述技術問題，提供一種高銅鎢銅合金納米復合粉末的制備方法，其操作簡單，能夠有效制備出分散性、均勻性好的微納米高銅鎢基復合粉體。
[0005]本發明所采用的技術方案是:一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用，其中，三種溶液中的溶劑均為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1: 0.5?1:2;
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1:(0.04?
0.2): (I?1.5)混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為30?60%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值彡3，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為60?90°C、攪拌條件下反應2-4h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為80?95°C的條件下干燥18-20h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為400?600°C的條件下煅燒2-4h，得到煅燒粉；再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為350?500°C的條件下還原I?2h，溫度為650?800°C的條件下還原1.5?3.0h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0006]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0007]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為0.1?3.0mol/L。
[0008]本發明的有益效果:
(I)工藝簡單，易操作，乙醇的加入有效可抑制前驅體粉體的聚集，保證了最終鎢銅粉體的粒度均勻細小，所用試劑乙醇可回收利用，生成的副產品硝酸銨可綜合利用，整個制備過程，沒有引入雜質，生成的鎢銅粉體的純度高。
[0009](2)本發明液液混合合成前驅體，保證了分子級的混合狀態，避免了成分的偏析，可制得顆粒細小、組織均勻的高銅鎢銅粉末，改變目前高銅鎢銅粉體固固混合的缺點，從而可以改善鎢銅合金的燒結性能，制備出致密度高，導電導熱性能優異的鎢銅合金。
[0010](3)本發明采用熱化學共沉淀法，可以通過控制反應溫度、攪拌速率、溶液濃度和PH值等參數來達到有效控制反應和晶體生長，得到理想產物的目的，設備簡單，能耗相對較低，適用性廣。
[0011](4)本發明氫還原分為兩個階段，一步還原過程是銅粉析出和鎢氧化物生成過程，銅粉的生成使得二段還原過程中鎢的氣相沉積反應能夠使鎢在銅上沉積，有利于鎢銅包覆粉體的形成和鎢銅粉體更加均勻，為制備出組織、成分均勻的鎢銅合金奠定基礎。
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例1的XRD衍射分析圖；
圖2為實施例1的電鏡圖。
【具體實施方式】
[0013]—種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用，其中，三種溶液中的溶劑均為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1: 0.5?1:2;
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1:(0.04?
0.2): (I?1.5)混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為30?60%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值彡3，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為60?90°C、攪拌條件下反應2-4h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為80?95°C的條件下干燥18-20h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為400?600°C的條件下煅燒2-4h，得到煅燒粉；再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為350?500°C的條件下還原I?2h，溫度為650?800°C的條件下還原1.5?3.0h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0014]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0015]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為0.1?3.0mol/L。
[0016]以下結合【具體實施方式】進一步闡釋本發明。
[0017]實施例1
一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用;其中，溶劑為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1: 0.5；
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1: 0.06:1.05混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為40%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值為0.5，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為70°C、攪拌條件下反應4h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為80 0C的條件下干燥20h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為500 °C的條件下煅燒2h，得到煅燒粉;再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為350°C的條件下還原lh，溫度為650°C的條件下還原
1.5h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0018]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0019]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為0.lmol/L。
[0020]經X-射線衍射分析，該復合粉體有純的銅相和鎢相組成，沒有其他雜質。復合粉體顆粒細小，粒度均勻，呈近球狀。
[0021]實施例2
一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用;其中，溶劑為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1:2;
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1: 0.15:1.05混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為60%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值為2，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為85°C、攪拌條件下反應4h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為95 °C的條件下干燥20h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為550 °C的條件下煅燒4h，得到煅燒粉;再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為450°C的條件下還原2h，溫度為750°C的條件下還原
3.0h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0022]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0023]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為3.0mol/L。
[0024]經X-射線衍射分析，該復合粉體有純的銅相和鎢相組成，沒有其他雜質。復合粉體顆粒細小，粒度均勻，呈近球狀。
[0025]實施例3
一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用;其中，溶劑為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1:1;
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1: 0.1:1混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為50%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值為I，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為80°C、攪拌條件下反應3h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為90°C的條件下干燥19h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為500 V的條件下煅燒3h，得到煅燒粉;再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為400°C的條件下還原1.5h，溫度為700°C的條件下還原2h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0026]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0027]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為1.5mol/L。
[0028]經X-射線衍射分析，該復合粉體有純的銅相和鎢相組成，沒有其他雜質。復合粉體顆粒細小，粒度均勻，呈近球狀。
[0029]實施例4
一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用;其中，溶劑為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1:2;
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1: 0.04:1.5混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為30%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值為3，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為60°C、攪拌條件下反應2h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為95°C的條件下干燥18h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為400 °C的條件下煅燒4h，得到煅燒粉;再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為500°C的條件下還原2h，溫度為800°C的條件下還原
3.0h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0030]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0031 ]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為3.0mol/L。
[0032]實施例5
一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用;其中，溶劑為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1:2;
步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1: 0.2:1.05混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為60%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值為2，備用；
步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為90°C、攪拌條件下反應4h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為95 °C的條件下干燥20h，制得前驅體；
步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為600 °C的條件下煅燒4h，得到煅燒粉;再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為450°C的條件下還原2h，溫度為750°C的條件下還原
3.0h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。
[0033]所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。
[0034]所述步驟一中硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液的濃度均為3.0mol/L。
[0035]本發明工藝、設備簡單，操作方便，物料易于回收利用，降低了生產成本，制備的高銅鎢銅粉體具有獨特的包覆結構，且純度高，顆粒超細、粒度均勻，組織均一等特點。
[0036]以上實例僅用以說明本發明的技術方案而不是對其限制;對本發明的【具體實施方式】進行變化和修改;不脫離本發明技術方案的本質，均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案內容之中。
【主權項】
1.一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、分別配制硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸溶液，備用，其中，三種溶液中的溶劑均為水-乙醇的混合溶液，水和乙醇的摩爾比為1: 0.5?1:2; 步驟二、將步驟一中配制的三種溶液按照硝酸銅、偏鎢酸銨和草酸摩爾比為1:(0.04?0.2): (I?1.5)混合均勻，然后向混合溶液中逐滴加入質量濃度為30?60%的NaOH溶液，直至混合溶液的pH值彡3，備用； 步驟三、將步驟二制得混合溶液在溫度為60?90°C、攪拌條件下反應2-4h，然后將反應產物過濾、洗滌后，在溫度為80?95°C的條件下干燥18-20h，制得前驅體； 步驟四、將步驟三制備的前驅體在溫度為400?600°C的條件下煅燒2-4h，得到煅燒粉；再將煅燒粉置于氫氣還原氣氛中，在溫度為350?500°C的條件下還原I?2h，溫度為650?800°C的條件下還原1.5?3.0h，冷卻至室溫后制得顆粒狀高銅鎢銅粉。2.如權利要求1所述的一種高銅鎢銅納米復合粉末的制備方法，其特征在于:所述步驟一中采用的水為去離子水或蒸餾水。3.如權利要求1所述的一種高銅媽銅納米復合粉末的制備方法，其特征在于:所述步驟一中硝酸銅、偏媽酸錢和草酸溶液的濃度均為0.1?3.0mol/L。
【文檔編號】B82Y40/00GK106077695SQ201610653883
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月11日 公開號201610653883.5, CN 106077695 A, CN 106077695A, CN 201610653883, CN-A-106077695, CN106077695 A, CN106077695A, CN201610653883, CN201610653883.5
【發明人】魏世忠, 王喜然, 李秀青, 李繼文, 潘昆明, 單康寧, 王長記
【申請人】河南科技大學