高熔點(diǎn)高硬度的金屬鎢是一種重要的戰略物資，廣泛應用于碳化鎢刀具、電燈絲、工具鋼添加劑、火箭、宇宙飛行器、核反應堆等領(lǐng)域。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對原料鎢粉也不斷提出新的特殊要求，例如高質(zhì)量硬質(zhì)合金要求超細鎢粉；電子材料和過(guò)濾材料要求球形鎢粉。

由于細顆粒硬質(zhì)合金能使合金的硬度和強度明顯提高，近20多年來(lái)，生產(chǎn)硬質(zhì)合金用鎢粉的粒徑愈來(lái)愈向小的方向變化。同時(shí)，由于鎢粉的形貌也會(huì )對鎢材性能產(chǎn)生很大的影響，致密規則的球形鎢粉，不僅流動(dòng)性好，而且堆積密度大，燒結收縮小，能夠獲得理想微結構的鎢材料，從而使得人們對鎢粉形貌控制的研究興趣正呈增長(cháng)態(tài)勢，球形鎢粉的制備已成為鎢粉研究的一個(gè)重要方向。

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鹵化鎢氫還原法

一般用氫還原氧化鎢生產(chǎn)球形鎢粉的工藝需要耗費大量的氫，生產(chǎn)成本較高。因此，國內外對鹵化鎢氫還原法制取球形鎢粉給予了很大的重視。目前已有較多研究。鹵化鎢一般用WCl₆，也有用WF₆，趙秦生等以鎢和鎢廢料為原料直接氯化成六氯化鎢，經(jīng)氫還原制取了純度＞99.9%、粒度0.02～0.1μm的超細球形鎢粉。

鹵化法制取鎢粉的主要特點(diǎn)是純度高、顆粒細、顆粒尺寸均勻、顆粒呈球狀、熱穩定性高。但由于采用鹵化鎢氫還原制備鎢粉，在反應時(shí)涉及強烈腐蝕性的鹵化氫氣體，勞動(dòng)條件惡劣，不僅會(huì )對環(huán)境造成污染，而且腐蝕生產(chǎn)設備，因此目前較少采用此方法。

鎢酸鹽氫還原法

自還原性鎢酸鹽(ART)的分子結構中含有諸如N₂H₅⁺、NH₂CH₂CH₂NH₃⁺、CH₃NH₃⁺等胺基，熱分解時(shí)生成大量還原性氣體，放出大量熱，其結果導致胺類(lèi)鎢酸鹽兼有自還原型和自粉碎性，可以得到粒度細且粒度分布窄的還原分解產(chǎn)物。唐新和等利用氫氣還原自還原性鎢酸鹽（ART）熱分解得到的藍色氧化鎢制得了團聚粒度<0.5μm、單顆粒約為20nm的球形鎢粉。<>

該法在鎢粉粒度細化上有顯著(zhù)的作用，并且能得到球形鎢粉，但存在著(zhù)生產(chǎn)成本較高、工序較多、金屬實(shí)收率較低和廢液需要處理等問(wèn)題，限制了該法在工業(yè)上的應用。

鎢粉二次氧化再還原法

國內彭志輝和李漢廣采用鎢粉二次氧化再還原技術(shù),通過(guò)嚴格控制多角形鎢粉的重氧化溫度、氧化時(shí)間等參數，使多角形鎢粉顆粒中活性較大的棱角部分和粗糙部位(突出部分)優(yōu)先部分氧化后用氫氣再還原，從而使鎢粉顆粒表面更圓滑，成為球形或準球形的顆粒。再通過(guò)流態(tài)化-動(dòng)態(tài)懸浮沉降干式分級法，將其分級成滿(mǎn)足鋇鎢陰極材料特性的球形或準球形鎢粉。

該工藝可以得到球形或準球形鎢粉，且成本較低，其缺點(diǎn)是球化不充分，球化率低。

等離子體法

由于等離子體具有高溫、高焓、高的化學(xué)反應活性、反應氣氛及反應溫度可控等特點(diǎn)，非常適合制備純度高、粒度小且粒度分布均勻的球形粉末。近年來(lái)有關(guān)這方面的研究不斷見(jiàn)有新的報道。如日本Hosei  University的MORIYSOHI等進(jìn)行了由高頻等離子和直流等離子組成的混合等離子生產(chǎn)超細球形鎢粉的研究,生產(chǎn)出平均粒徑為10nm的球形鎢粉。國內古忠濤等開(kāi)展了等離子體球化鎢粉的研究，通過(guò)控制工藝條件可以使球化率幾乎達到100%。

等離子體球化鎢粉的優(yōu)勢在于能量高度集中、溫度梯度大、可以通過(guò)控制工藝參數精確控制能量輸入、熱能利用率高達75%。經(jīng)過(guò)等離子球化后，改善了鎢粉的流動(dòng)性，提高了鎢粉的松裝密度和振實(shí)密度。

中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所擁有一套功率為30kW的高頻熱等離子體裝置，已利用該裝置進(jìn)行了系列粉體的球化研究，得到球形二氧化硅、球形氧化鋁、球形鎳粉等多種球形粉體。另外利用該裝置進(jìn)行鎢粉的球化，在等離子體中，不規則的鎢粉顆粒經(jīng)表面熔融球化，獲得了致密、表面光滑的球形鎢粉。球化前后鎢粉原料和產(chǎn)品的SEM如圖所示。

鎢粉原料及高頻熱等離子體球化后產(chǎn)品的SEM照片

（a）—鎢粉原料；（b）—高頻熱等離子體球化后產(chǎn)品

其它方法

部分優(yōu)先氧化堿洗法、仲鎢酸銨循環(huán)氧化還原法、噴霧干燥法、H₂O₂氧化水熱晶化法、制粒燒結法、鎢酸銨超聲攪拌-干燥-還原法等方法也能得到球形鎢粉，但是在實(shí)際生產(chǎn)中存在球化率低、實(shí)收率較低、廢液需要處理等各種弊端，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應用受限。

采用微波單膜腔法制備球化鎢粉的技術(shù)工序和設備簡(jiǎn)單，鎢粉受熱均勻，不會(huì )產(chǎn)生二次污染。但微波單膜腔法的熱源不足，導致制得的鎢粉性能不穩定，一致性差。因此，急需尋找具有高熱、高焓的熱源，以滿(mǎn)足鎢粉球化條件的需求。

總結：

隨著(zhù)3D打印技術(shù)、多孔材料、高致密粉體噴涂和注射成形等技術(shù)的高速發(fā)展，對高品質(zhì)球形鎢粉的需求越來(lái)越大。高品質(zhì)的球形鎢粉不僅流動(dòng)性好、球形度好、松裝密度和振實(shí)密度高，而且氧含量低。近年來(lái)，中國粉末冶金技術(shù)不斷進(jìn)步，但與國外先進(jìn)技術(shù)相比仍存在很大差距。國外高品質(zhì)球形鎢粉的生產(chǎn)制備技術(shù)和工藝比較完善，已實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)。而國內制備球形鎢粉的技術(shù)和工藝存在許多弊端，處于小批量研發(fā)階段。

（1）能耗問(wèn)題嚴重，現有大部分球形鎢粉制備技術(shù)都需要用常規還原法制備的鎢粉為原料，然后進(jìn)行處理得到球形鎢粉，由此使球形鎢粉成本較高，生產(chǎn)效率低。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，現有鎢粉球化技術(shù)普遍存在球化率低，粒度調控困難，比如經(jīng)高溫等離子體處理后鎢粉顆粒明顯變粗。另外對于制備高純球形鎢粉來(lái)說(shuō)，如何能使鎢粉在高溫下球化的同時(shí)避免氧化，顯得尤為重要。

（3）環(huán)保形勢嚴峻，球形鎢粉的制備中存在著(zhù)污染土地、水質(zhì)，破壞生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題。等離子體法制備球形鎢粉的技術(shù)雖然發(fā)展還不十分成熟，但該法制備的球形鎢粉質(zhì)量好、純度高、粒度分布均勻，因此等離子體法將是鎢粉球形必不可少的工藝之一，具有廣闊的應用前景。

更新日期：2023-02-13

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