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碳化钨的方法

来自:kefu 发表时间:2018-04-25 14:27:23  【

以金属钨和碳为原料,将平均粒径为 3~5μm 的钨粉与等物质的量的碳黑用球磨机干混,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℃,**控制在1550~1650℃。在氢气流中,*初生成 W2C,继续在高温下反应生成WC。或者首先将六羰基钨在650~1000℃、CO气氛中热分解制得钨粉,然后与一氧化碳于1150℃反应拥有 WC,温度高于该温度可生成 W2C。

化学反应式:

2W + C = W2C

W + C = WC

将三氧化钨WO3加氢还原制得钨粉(平均粒度3~5μm)。再把钨粉与炭黑按等摩尔比的混合物(用球磨机干混约10h),在1t/cm2 左右的压力下加压成型。将该加压成型料块放进石墨盘或坩埚内,用石墨电阻炉或感应电炉在氢气流中(使用露点为 -35℃ 的纯氢)加热至1400~1700℃(**是1550~1650℃),使之渗碳则生成WC。反应从钨粒周围开始进行,因为在反应初期生成W2C,由于反应不完全(主要是反应温度低)除WC之外尚残存有未反应的W及中间产物W2C。所以**加热到上述高温。应该根据原料钨的粒度大小来确定**温度。如平均粒度为150μm 左右的粗粒,则在1550~1650℃的高温下进行反应。

化学反应式:

WO3 + 3H2 → W + 3H2O

2WO3 + 3C → 2W + 3CO2

2W + C = W2C

W + C = WC

硬质合金对碳化钨WC粒度的要求,根据不同用途的硬质合金,采用不同粒度的碳化钨;硬质合金切削刀具,比如切脚机刀片V-CUT刀等,精加工合金采用超细亚细细颗粒碳化钨;粗加工合金采用中颗粒碳化钨;重力切削和重型切削的合金采用中粗颗粒碳化钨做原料;矿山工具岩石硬度高冲击负荷大采用粗颗粒碳化钨;岩石冲击小冲击负荷小,采用中颗粒碳化钨做原料耐磨零件;当强调其耐磨性抗压和表面光洁度时,采用超细亚细细中颗粒碳化钨做原料;耐冲击工具采用中粗颗粒碳化钨原料为主。

碳化钨理论含碳量为6.128%(原子50%),当碳化钨含碳量大于理论含碳量则碳化钨中出现游离碳(WC+C),游离碳的存在烧结时使其周围的碳化钨晶粒长大,致使硬质合金晶粒不均匀;碳化钨一般要求化合碳高(≥6.07%)游离碳(≤0.05%),总碳则决定于硬质合金的工艺和使用范围。

正常情况下石蜡工艺真空烧结用碳化钨总碳主要决定于烧结前压块内的化合氧含量含一份氧要增加0.75份碳即WC总碳=6.13%+含氧量%×0.75(假设烧结炉内为中性气氛实际上多数真空炉为渗碳气氛所用碳化钨总碳小于计算值)。 [5]   中国碳化钨的总碳含量大致分为三种石蜡工艺真空烧结用碳化钨的总碳约为6.18±0.03%(游离碳将增大)石蜡工艺氢气烧结用碳化钨的总碳含量为6.13±0.03%橡胶工艺氢气烧结用碳化钨总碳=5.90±0.03%上述工艺有时交叉进行因此确定碳化钨总碳要根据具体情况。

不同使用范围、不同钴含量、不同晶粒度的合金所用 WC 总碳可做一些小的调整。低钴合金可选用总碳偏高的碳化钨,高钴合金则可选用总碳偏低的碳化钨。总之,硬质合金的具体使用需求不同对碳化钨粒度的要求也不同。