碳化钨粉体的性质用途及其制备方法
2020-12-18 17:42:21
碳化钨粉体呈深灰色，有金属光泽，硬度与金刚石相近，为电、热良导体。熔点2870℃，相对密度15.63，主要用于生产硬质合金。碳化钨不溶于水、盐酸和硫酸，易溶於硝酸－氢氟酸混合酸中。纯碳化钨易碎，若掺入少量钛、钴等金属，就能减少脆性。用作钢材切割工具碳化钨，常加入碳化钛、碳化钽或它们混合物，以提高抗爆能力。碳化钨化学性质稳定。碳化钨的抗高温氧化能力存在不足，温度达到500℃-800℃时，在空气中易氧化分解为W2C和碳。这个问题可通过用耐热抗氧化的金属做包裹层或粘结相，对碳化钨颗粒进行预保护。也可以与TaC、TIC等固溶形成复合碳化物，改善碳化钨的耐热抗氧化性能。碳化钨在Ar气氛中加热至2850摄度仍然稳定，在高温氮气中亦不受影响。
一、碳化钨应用与用途
1.大量用作高速切削车刀、窑炉结构材料、喷气发动机部件、金属陶瓷材料、电阻发热元件等制得。
2.用于制造切削工具、耐磨部件，铜、钴、铋等金属的熔炼坩埚，耐磨半导体薄膜。
3.用作超硬刀具材料、耐磨材料。它能与许多碳化物形成固溶体。碳化钨-TiC-Co硬质合金刀具已获得广泛应用。
4.作为NbC-C及TaC-C三元体系碳化物的改性添加物，既可降低烧结温度，又能保持优良性能，可用作宇航材料。
二、碳化钨粉体生产方法：
1.将三氧化钨WO3加氢还原制得钨粉（平均粒度3～5μm）。然后以钨粉和炭黑为原料，将平均粒径为3～5μm的钨粉与等物质的量的炭黑用球磨机干混，充分混合后，加压成型后放入石墨盘，再在石墨电阻炉或感应电炉中加热至1400～1700℃，最好控制在1550～1650℃。在氢气流中，最初生成W2C，继续在高温下反应生成碳化钨。或者首先将六羰基钨［W(CO)6］在650～1000℃、CO气氛中热分解制得钨粉，然后与一氧化碳于1150℃反应得到碳化钨，温度高于该温度可生成W2C。
2.气相分解法。这是将六羰基钨W（CO）6经热分解制得钨粉。然后用一氧化碳气进行渗碳而制备碳化钨的方法。本法的特点在于：不需要制法1那样的高温，而是用比较简单的反应装置并在低温（1150℃）下就能容易制得碳化钨。
三、碳化钨粉粒度分布相关知识
1、粒度分布规格表（采用费氏平均粒度检测法）
2、粗晶碳化钨
粗晶碳化钨粉具有一些与中、细晶碳化钨粉不同的特殊性能和特殊用途，尤其是高温碳化钨具有结构缺陷少、显微硬度高、微观应变小等一系列优点，所以粗晶碳化钨粉越来越获得各工业领域的重视。粗晶碳化钨粉广泛应用在地矿工具、冲压模具、石油钻采、硬面材料等领域。近几年来，化合碳高、晶粒发育完整、晶粒度大、杂质含量低、微观缺陷少的优质粗晶碳化钨更是成为许多厂家追求的目标。
总体上来说。世界范围内对Ｗ粉、碳化钨粉的研究开发，不仅历史悠久，而且方兴未艾。其研究热点两极化明显，一个方向是超细（纳米级）碳化钨粉的研发，一个是大颗粒单晶碳化钨的研发，对于粗晶碳化钨而言，其研究热点已从还原、碳化过程的动力学、微量元素的行为以及粉末的形貌和粒度的研究，转变为现在新的工艺方法和新的应用领域的开发。如在制造矿山工具用粗颗粒碳化钨粉末经过多年的研究，目前已达到了一个较高的水平。
四、碳化钨的毒性及健康防护注意事项：
1.碳化钨粉尘能引起支气管炎、细支气管炎、闭锁性细支气管炎和萎缩性气肿。
2.碳化钨会引起肺脏的淋巴组织细胞的增生性反应，并逐渐出现硬化。血管壁增厚并均匀化。
3.工作中接触碳化钨粉尘的人员胃肠道功能紊乱，肾受到刺激，上呼吸道出现卡他性炎症。
因此在能够接触碳化钨粉体的环境里，需要使用符合要求的防毒口罩、防尘服、手套、眼镜。在碳化钨粉体生产的各个阶段都要防止粉尘泄露，工人要做就业前身体检查，每年要定期检查一次。当工人上呼吸道出现明显症状时，要暂时调动工作，脱离与钨接触。出现肺硬化或者外呼吸功能失调时，要调离工作岗位。
（ ：敬之）