本發(fā)明屬于粉末冶金或廢鎢絲回收利用，具體涉及一種滲碳劑、超粗碳化鎢粉的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鎢作為一種不可再生的稀缺資源，具有高密度、高熔點、高耐磨性、高電導(dǎo)率、高硬度等物理性質(zhì)，鎢基金剛線更耐高溫，具有更強的抗拉強度，而且可以在同等破斷力下將線徑做得更細(xì)，已經(jīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)光伏金剛絲母線（碳鋼絲線）。但是在鎢拉絲過程中容易發(fā)生斷裂，廢品率達(dá)到50%，如何將廢鎢絲再利用具有重要意義。

2、目前，回收鎢絲的方法主要是電解法和濕法冶金法，先制備氧化鎢再制備鎢粉，工藝流程較復(fù)雜，而且需要使用大量化學(xué)試劑，不環(huán)保。采用火法工藝，對鎢絲進(jìn)行氧化制備氧化鎢時，表層氧化皮會包裹內(nèi)部還未氧化的鎢絲，內(nèi)部鎢絲難以氧化，需要進(jìn)行多次氧化才能使鎢絲氧化完全，會增加能耗，否則會導(dǎo)致再生鎢粉存在較多的短鎢絲和鎢纖維，難以保證再生鎢粉的品質(zhì)。

3、超粗碳化鎢粉是制備優(yōu)質(zhì)超粗晶硬質(zhì)合金的關(guān)鍵原料。超粗碳化鎢粉，通常采用超粗鎢粉與固體碳源混合后再進(jìn)行碳化處理得到。此外，超粗碳化鎢粉也采用加入堿金屬元素來促使鎢顆粒長大或者采用高溫還原碳化工藝制備，其中添加堿金屬元素會惡化碳化鎢粉性能，影響后續(xù)粗晶硬質(zhì)合金性能；而采用高溫還原和高溫碳化工藝，需要壓塊后再進(jìn)行還原和碳化，還原溫度和碳化溫度通常分別為1500℃和高于2100℃，所需的溫度高，時間長，對設(shè)備的要求苛刻，而且碳化后還需要機(jī)械破碎，破碎過程中碳化鎢粉開裂，使粒度變小。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種滲碳劑、超粗碳化鎢粉的制備方法。本發(fā)明的制備方法，不需要加入堿金屬元素，制得的超粗碳化鎢粉粒度大，且能夠在較低溫度下完成碳化。

2、本發(fā)明提供了一種滲碳劑，包括常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑和活化劑；

3、所述常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑的碳氧原子比≥3；

4、所述活化劑包括碳酸氫銨和/或碳酸銨。

5、優(yōu)選的，所述常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑和活化劑的質(zhì)量比為(8~17):(1~5)。

6、優(yōu)選的，所述常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑包括丙酮、異丙醇和乙醚中的一種或多種。

7、本發(fā)明還提供了一種超粗碳化鎢粉的制備方法，包括以下步驟：

8、將鎢絲在惰性氣氛中活化，得到活化鎢絲；

9、以活化液體滲碳劑為碳源對所述活化鎢絲進(jìn)行第一滲碳處理，得到碳化鎢絲；所述活化液體滲碳劑為上述技術(shù)方案所述的滲碳劑；

10、將所述碳化鎢絲破碎，得到碳化鎢粉；

11、采用常溫常壓下為氣態(tài)的碳源對所述碳化鎢粉進(jìn)行第二滲碳處理，得到補碳碳化鎢粉；

12、將所述補碳碳化鎢粉進(jìn)行燒結(jié)處理，得到超粗碳化鎢粉。

13、優(yōu)選的，所述第一滲碳處理的溫度為900℃~1100℃，時間為6h~10h。

14、優(yōu)選的，所述常溫常壓下為氣態(tài)的碳源包括甲烷、丙烷、丁烷和一氧化碳中的一種或多種。

15、優(yōu)選的，所述第二滲碳處理的溫度為1300℃~1500℃，時間為2h~4h。

16、優(yōu)選的，所述鎢絲包括廢鎢絲，所述廢鎢絲為鎢在拉絲過程中斷裂的鎢絲。

17、優(yōu)選的，所述活化的溫度為800℃~1000℃，保溫時間為0.5h~1.5h。

18、優(yōu)選的，所述燒結(jié)處理的溫度為1600℃~1800℃，保溫時間為1h~2h。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、本發(fā)明提供了一種滲碳劑，包括常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑和活化劑；所述常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑的碳氧原子比≥3；所述活化劑包括碳酸氫銨和/或碳酸銨。本發(fā)明采用自制的活化液體滲碳劑進(jìn)行滲碳處理，滲碳劑包括活化劑和有機(jī)溶劑，活化劑包括碳酸氫銨和/或碳酸銨，在高溫下使鎢絲顆粒晶界活化，能夠與鎢絲顆粒晶界上的氧化鑭進(jìn)行反應(yīng)并分解，有效降低了氧化鑭顆粒對鎢晶界的釘扎作用，有利于后續(xù)的晶界遷移使碳化鎢顆粒長大。本發(fā)明采用高碳氧比的有機(jī)溶劑進(jìn)行滲碳處理，高碳氧比的有機(jī)溶劑在高溫下裂解出高活性的碳原子能夠快速提高碳勢，有利于碳原子向鎢絲芯部進(jìn)行梯度擴(kuò)散，活性碳原子能夠滲透到鎢絲芯部直至鎢碳化的完成。

21、本發(fā)明還提供了一種超粗碳化鎢粉的制備方法，本發(fā)明以鎢絲為原料，鎢絲由單晶鎢顆粒組成，單晶鎢顆粒結(jié)合緊密，不容易開裂，其穿晶斷裂所需的能量比晶界斷裂的能量更高，因此在制備碳化鎢粉過程中不會因發(fā)生穿晶斷裂而影響超粗碳化鎢粉的粒度，制得的超粗碳化鎢粉粒度大。本發(fā)明將碳化后的鎢絲進(jìn)行破碎，再經(jīng)過二次滲碳和燒結(jié)處理，將碳化鎢粉中部分脫碳相進(jìn)行補碳，形成完整結(jié)晶，促使碳化鎢粉在高溫下燒結(jié)并長大，制得超粗碳化鎢粉。

22、進(jìn)一步地，本發(fā)明采用廢鎢絲為原料制備超粗碳化鎢粉，有兩個優(yōu)勢：第一、能夠?qū)U鎢絲進(jìn)行回收，保證鎢資源回收利用，為廢鎢絲回收提供新的思路；第二、鎢絲主要由單晶鎢顆粒組成，不容易發(fā)生破碎，且單晶鎢顆粒緊密結(jié)合利于燒結(jié)長大，利于制備超粗碳化鎢粉；而且鎢絲本身線徑較小，本發(fā)明的滲碳處理能夠在較低溫度下實現(xiàn)。本發(fā)明采用分步滲碳工藝，能夠在較低溫度下完成滲碳過程，制得超粗碳化鎢粉。

技術(shù)特征：

1.一種滲碳劑，其特征在于，包括常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑和活化劑；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲碳劑，其特征在于，所述常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑和活化劑的質(zhì)量比為(8~17):(1~5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滲碳劑，其特征在于，所述常溫常壓下為液態(tài)的有機(jī)溶劑包括丙酮、異丙醇和乙醚中的一種或多種。

4.一種超粗碳化鎢粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一滲碳處理的溫度為900℃~1100℃，時間為6h~10h。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述常溫常壓下為氣態(tài)的碳源包括甲烷、丙烷、丁烷和一氧化碳中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的制備方法，其特征在于，所述第二滲碳處理的溫度為1300℃~1500℃，時間為2h~4h。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎢絲包括廢鎢絲，所述廢鎢絲為鎢在拉絲過程中斷裂的鎢絲。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述活化的溫度為800℃~1000℃，保溫時間為0.5h~1.5h。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)處理的溫度為1600℃~1800℃，保溫時間為1h~2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于粉末冶金或廢鎢絲回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滲碳劑、超粗碳化鎢粉的制備方法。制備方法包括：將鎢絲在惰性氣氛中活化后進(jìn)行第一滲碳處理，使用高碳氧原子比有機(jī)溶劑和活化劑；再將得到的碳化鎢絲破碎，得到碳化鎢粉，采用氣態(tài)碳源第二滲碳處理后，進(jìn)行燒結(jié)處理，得到超粗碳化鎢粉。本發(fā)明以鎢絲為原料，鎢絲由單晶鎢顆粒組成，不易開裂，制備碳化鎢粉時不會因發(fā)生穿晶斷裂而影響超粗碳化鎢粉粒度。本發(fā)明采用高碳氧比的有機(jī)溶劑進(jìn)行滲碳處理，活性碳原子能夠滲透到鎢絲芯部；然后將碳化后的鎢絲破碎，再經(jīng)二次滲碳和燒結(jié)處理，將碳化鎢粉中部分脫碳相進(jìn)行補碳，形成完整結(jié)晶，促使碳化鎢粉在高溫下燒結(jié)并長大，制得超粗碳化鎢粉。

技術(shù)研發(fā)人員：何翕,王燕飛,張帆,張永會,肖穎奕,唐煒,陳玉柏,蔣家發(fā),楊樹忠,李書豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：贛州有色冶金研究所有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9