氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法

摘要

本发明提供了氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法，其特征是以钨酸盐、酸性溶液与水为原料，在诱导剂硫代乙酰胺的诱导与调节下，钨酸盐与酸性溶液发生沉淀反应。生成的沉淀物经干燥或在非还原性气氛中煅烧后得到平均粒径约80nm的氧化钨纳米粉体；若在还原性气氛中煅烧，可获得平均粒径约40nm的金属钨纳米粉体。本发明提供的制备方法工艺简单，反应迅速，合成成本低，适合大批量生产。

权利要求

1.氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法，其特征按如下步骤操作：a、在诱导剂的诱导下，以钨酸盐、酸性溶液与水为原料，按如下比例配备：钨酸盐与诱导剂的质量比为1∶0.1-50；

钨酸盐与酸性溶液的质量比为1∶1-2000；

钨酸盐与水的质量比为1∶10-4500；

所述的诱导剂是硫代乙酰胺；

b、将钨酸盐与诱导剂溶解在适量的水中，温度控制在0-100℃范围内，然后将酸性溶液加入到上述溶液中，随后出现沉淀反应，反应结束后进行过滤与洗涤，再将滤饼干燥或在非还原性气氛中煅烧，获得氧化钨纳米粉体，将得到的氧化钨纳米粉体在还原性气氛中经

500-1200℃高温煅烧后，获得金属钨纳米粉体。

2.根据权利要求1所述的氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法，其特征是所述的钨酸盐为钨酸钠、钨酸铵或钨酸钾。

3.根据权利要求1所述的氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法，其特征是所述的酸性溶液是指pH值小于或等于4的酸性溶液。

说明书

氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法

一、技术领域

[0001] 本发明涉及制备氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的方法。二、背景技术

[0002] 金属钨具有高熔点、高硬度、耐磨损、良好的导电与导热性，在矿山、冶金、电子与机械等领域存在广泛的应用，同时也是制备硬质合金材料的重要原料。现代工业的快速发展对当今的硬质合金材料提出了更高要求，需要开发具有高硬度、高强度和高耐磨性的硬质合金材料。为改善传统硬质合金材料的综合机械性能，其有效途径之一是减少原料金属钨粉体的晶粒尺寸，获得高性能的超细粉体甚至纳米粉体，而生产金属钨超细粉体与纳米粉体又对原料氧化钨提出了更高的要求。

[0003] 目前，国内外有关金属钨纳米粉体的制备方法较多，主要有高能球磨法、气体蒸发法、等离子体法、氧化钨还原法等。高能球磨方法成本低、工艺简单。但球磨过程中易混入杂质，生成的纳米粉体易于氧化；气体蒸发法是先将金属钨蒸发，再经液氮冷却后获得纳米粉体。因金属钨难以蒸发，需要消耗很高的能量；等离子体法属于一种高能物理方法，不仅能耗高，而且需要特殊的设备，生产成本高；氧化钨粉还原法是以联氨钨酸盐与仲钨酸铵等为原料，先合成出氧化钨，再经氢气还原获得金属钨纳米粉体，该法可以较好地控制纳米粉体的晶粒尺度，但金属钨的转化率较低，成本也相对较高。本发明以可溶性钨酸盐为主要原料，加入硫代乙酰胺充当诱导剂，通过酸化发生液相沉淀反应，可以方便地合成出氧化钨纳米粉体，经煅烧还原后可获得金属钨纳米粉体。硫代乙酰胺在酸性溶液中发生均匀水解，能均匀地释放出硫化氢气体，不仅可以维持溶液中的pH值，而且能够提供大量晶核，诱导氧化钨纳米粉体的生成。本发明合成工艺简单、反应快速、可以大批量生产，不仅可以获得氧化钨纳米粉体，经煅烧还原后还可获得金属钨纳米粉体。三、发明内容

[0004] 本发明所提供的氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体，尺寸小，分散均匀，是高性能的硬质合金原料。

[0005] 本发明所称的氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体，是将钨酸盐与诱导剂溶解在适量的水中。在适宜的温度下，将酸性溶液加入到上述溶液中，随后出现沉淀反应。反应结束后，沉淀物经过滤、洗涤与干燥或在非还原性气氛下煅烧后，可获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在还原性气氛中煅烧，便获得金属钨纳米粉体。

[0006] 氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体，是利用硫代乙酰胺充当诱导剂，利用pH值小于或等于4的酸性溶液处理钨酸盐溶液，钨酸盐与酸发生快速的沉淀反应，先获得平均粒径约80nm的氧化钨纳米粉体，再经煅烧还原获得平均粒径约40nm的金属钨纳米粉体。

[0007] 氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的合成方法，是在诱导剂硫代乙酰胺的诱导与调节下，以钨酸盐、酸性溶液与水为原料，按如下比例配备：

[0008] 钨酸盐与诱导剂的质量比为1∶0.02-50；

[0009] 钨酸盐与酸性溶液的质量比为1∶0.1-2000；

[0010] 钨酸盐与水的质量比为1∶1-10000。

[0011] 然后将钨酸盐与诱导剂溶解在适量的水中，温度控制在0-100℃范围内。然后将酸性溶液加入到上述溶液中，随后出现沉淀反应。反应结束后进行过滤与洗涤，再将滤饼干燥或在非还原性气氛中煅烧，获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在还原性气氛中经200-1200℃高温煅烧后，可获得金属钨纳米粉体。四、附图说明

[0012] 图1是利用本发明方法获得的氧化钨纳米粉体的透射电镜照片。图1中的氧化钨粉体平均粒径在80nm左右，分散均匀。图2是利用本发明方法获得的金属钨纳米粉体的透射电镜与扫描电镜照片，煅烧温度780℃。图2中的金属钨纳米粉体平均粒径在40nm左右。图3是本发明方法得到的氧化钨纳米粉体的X射线衍射图谱。图3符合氧化钨衍射特征，没有发现其它物相，表示产物纯度较高。图4是利用本发明方法获得的金属钨纳米粉体的X射线衍射图谱。图4符合金属钨的衍射特征，没有发现其它物相，表示产物纯度较高。
五、具体实施方式

[0013] 实施例1：将1份钨酸钠与50份诱导剂溶解在4500份水中，加热上述溶液，然后在100℃下保温，同时用2000份pH＝4的酸性溶液处理，随后出现沉淀反应。反应结束后，沉淀物经过滤、洗涤与干燥，获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在H2气氛中于1200℃下煅烧20分钟，获得金属钨纳米粉体。

[0014] 实施例2：将10份钨酸钾与1份诱导剂溶解在100份水中，加热上述溶液，然后在100℃下保温，同时用10份pH＝1的酸性溶液处理，随后出现沉淀反应。反应结束后，沉淀物经过滤、洗涤与干燥，获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在CO气氛中于
650℃下煅烧30分钟，获得金属钨纳米粉体。

[0015] 实施例3：将10份钨酸铵与1份诱导剂溶解在100份水中，加热上述溶液，然后在50℃下保温，同时用10份pH＝1的酸性溶液处理，随后出现沉淀反应。反应结束后，将沉淀物过滤与洗涤，再将滤饼在N2下于500℃保温20分钟，获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在H2气氛中于600℃下煅烧40分钟，获得金属钨纳米粉体。

[0016] 实施例4：将1份钨酸钾与10份诱导剂溶解在100份水中，加热上述溶液，然后在80℃下保温，同时用100份pH＝2的酸性溶液处理，随后出现沉淀反应。反应结束后，沉淀物经过滤、洗涤与干燥，获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在H2气氛中于
600℃下煅烧60分钟，获得金属钨纳米粉体。

[0017] 实施例5：将1份钨酸钠与2份诱导剂溶解在100份水中，加热上述溶液，然后在40℃下保温，同时用10份pH＝0.5的酸性溶液处理，随后出现沉淀反应。反应结束后，沉淀物经过滤、洗涤与干燥，获得氧化钨纳米粉体。将得到的氧化钨纳米粉体在H2气氛中于
500℃下煅烧60分钟，获得金属钨纳米粉体。