纳米钨材料的合成制备新技术

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1、纳米钨材料的合成制备文献综述朱合影材料10042010012481前言钨以纯金属和合金形式在现代科学技术中得到广泛应用，其中最重要的有用于钢铁的合金剂、碳化钨基硬质合金、耐磨、耐蚀和高温合金．我国是世界上钨资源最丰富的国家，其储量、产量和产品销售量均居世界之首．从钨矿物原料制取致密金属钨一般要经过四个阶段：钨矿物原料分解、纯化合物制取、金属钨粉的制取和钨条(锭)的生产（1.张启修;赵秦生钨钼冶金2005）钨合金包括,-./-01%,-./-23%,-23%,2-24等钨基合金材料5这些材料由于具有一系列优异的物理力学性能而在航空航

2、天6国防军工6机械加工行业6电子行业6信息通讯行业和娱乐业都有十分广泛的用途%尤其是在当今科学技术日益发达的高科技年代5采用纳米粉末制备的纳米钨合金块体材料具有非常优越的物理力学性能%用作高性能结构件和高性能电子6微电子等功能材料等方面都将具有很大的潜在优势%可以更好地满足高性能新型材料的要求5本文分析了近几年来国内外纳米难熔钨合金的研究状况%详细地介绍了数种纳米钨合金粉末的制备技术%并针对纳米粉末烧结时的晶粒长大问题%介绍了可能的几种纳米块体材料的烧结技术概述现在已经发展了许多制造纳米材料的技术。制造纳米碳化钨的技术路线有两种：

3、（1）制造纳米钨粉，纳米钨粉被碳化后制成纳米碳化钨粉；（!）用气相反应法，在反应室中还原有机钨化物成钨粉，又原位碳化钨粉，一步制得碳化钨粉。第（2）种技术路线的生产成本远高于第（1）种，所以在工业生产中，目前用第（1）种技术路线制造碳化钨粉是主流。制造钨纳米粒子一般用钨酸钠制备纳米钨、高能球磨法制备纳米钨、封闭循环氢还原法制备纳米钨、溶胶——凝胶法、机械合金化法制备纳米钨，氢还原氧化钨法制备纳米钨。对于生产厂来说，上述方法都需要增加新的设备和采购新的原料，结果是增加较多的成本，所以生产厂家要有一定实力。钨酸钠制备纳米钨：按照两条技

4、术路线研究制造纳米钨粉工艺：先用溶胶——凝胶法制备钨酸凝胶，然后过滤，烘干，-""焙烧脱除结晶水，再在还原炉中用氢气还原，最后制得钨粉。"用羧甲基纤维素（G9G）水解溶液作为反应介质，钨酸纳作为先驱体与盐酸反应生成钨酸的凝胶反应在其中进行；反应完成后，进行老化处理，然后过滤，$-".烘干，-"".焙烧脱除结晶水；再在还原炉中用氢气还原，最后制得钨粉本文研究的纳米钨粉制造工艺是在传统的钨粉制造工艺基础之上，稍加改进后得到的制造工艺。在钨酸钠溶液中加入硝酸或盐酸都可以得到黄色的钨酸晶体+&’()。如果加强搅拌，在溶液中会析出白色胶状+

5、&’()·"+&(凝胶。图-是钨酸处于凝胶状态初期时的透射电镜照片。其中白点是游离出来的钨酸胶体粒子，尺寸大约为14-289。黑色大块体是钨酸胶体的水合物，由于连在一起，体积大，电子束不能透过，所以呈现黑色。图&是经过老化、过滤、烘干和焙烧后得到的氧化钨纳米粒子，尺寸大约为:/4-&/89。比较图-和图&，可以发现钨酸在由溶胶转变为凝胶过程中，粒子的尺寸将会长大)4;倍。这说明，用这种方法制造的氧化钨纳米粒子尺寸较大。图-钨酸溶胶粒子<="照片（>-/////）图&用钨酸钠与盐酸的反应制得钨酸凝胶得的氧化钨纳米粒子（>)////）

6、图#和图)分别是钨酸钠和盐酸在!"!水解液中反应后，制得的纳米氧化钨粒子和它们经过氢还原后得到的纳米钨粒子。图#氧化钨纳米粒子的尺寸在&/4#/89之间，与图-中的胶体粒子比较，钨酸胶体粒子在!"!水解液中的长大速度很慢。这是因为胶体粒子的合并长大是由扩散环节控制。如果增加溶液的粘度，可以降低胶体粒子的扩散速度，最后使得到的纳米粒子尺寸接近溶胶时的纳米粒子尺寸。在本研究中，用!"!水解液作为反应介质。随着!"!含量增加，水解液的粘度增加，当生成钨酸胶体粒子的反应在这种溶液中进行时，胶体粒子的合并长大速度很慢，所以用这种方法可以制得

7、尺寸很小的纳米粒子。高能球磨制备纳米钨:正交实验安排影响球磨效果的因素比较多［#］，在单因素实验中研究了球磨时间、球磨强度、球磨介质类型、球类比大小、干磨与湿磨等因素对球磨过程的影响，为了寻找球磨的最佳条件及各因素对球磨过程的影响程度，对钨样品进行了正交实验研究。分析单因素实验结果可知，湿磨的效果比干磨要好的多，所以，安排正交实验时，不考虑干式球磨，所有实验均在湿磨环境下进行。同时考虑到球磨强度和球磨介质的类型有关，如用瓷球作球磨介质时，球磨强度要弱些，而用钢球作球磨介质时，球磨强度就要强些，所以，为简化实验过程，安排正交实验时，

8、没有对不同球磨强度的球磨机进行比较，而是把球磨强度的影响合并到球磨介质中去。这样，在正交实验时只考虑以下!个因子：球磨时间、球料比和球磨介质。对钨而言，球磨时间和球磨介质间存在一定的交互作用，而其他因子之间不存在交互作用。由方差分析原理，得到球磨时