仲钨酸铵结晶过程掺铬工艺及其对硬质合金的影响

发布时间：2017-09-14 05:17

  本文关键词：仲钨酸铵结晶过程掺铬工艺及其对硬质合金的影响

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【摘要】：超细WC?Co硬质合金以其高硬度、高强度的“双高”性能,广泛应用于航天航空、耐磨材料、新能源和电子通讯等领域之中。添加抑制剂是制备超细WC?Co硬质合金常用方法,而抑制剂的弥散分布程度直接决定其抑制效果。目前,生产上添加抑制剂主要以机械混合(固-固)为主,尽管可以有效抑制WC晶粒长大,但因掺杂不均,致使WC晶粒非正常长大。为了制备掺杂均匀的WC粉末,湿磨时掺杂、W粉碳化前掺杂、氧化钨还原之前掺杂相继被研究,但尚未见APT结晶过程掺杂的公开报道。目前抑制剂种类繁多,其中Cr3C2因抑制效果好广泛应用于生产之中。因此,本文以Cr3C2为研究对象,研究了一种新的掺铬方法-仲钨酸铵(APT)结晶过程掺铬。为此,本文对APT结晶过程掺铬、含铬结晶母液的处理、掺铬APT粉末制备WC?Co硬质合金进行了探索和研究,主要工作和取得的主要成果如下:研究了一种新的掺铬方式-APT结晶过程掺铬。探索了工艺过程中铬的析出规律以及起始3WO浓度、4NH OH浓度、结晶温度、搅拌速度等因素对铬析出率的影响,研究结果表明铬主要以3Cr(OH)沉淀形态先于APT析出,开始沉淀的p H≥9,p H=8.5左右时铬的析出率达到最大值,此后铬的沉淀-溶解接近平衡状态,母液铬浓度升高;提高起始4NH OH浓度、降低搅拌速度,可显著增大铬的析出率;结晶温度对铬的析出率影响不大;APT结晶过程掺铬工艺的最优技术条件为:起始3WO浓度为200 g/L,4NH OH浓度为4.00 mol/L,结晶温度100℃,搅拌速度200 rad/min。掺铬APT粉末物化性能研究结果表明,除所需铬以外其它杂质元素均符合GB/T10016-2007中APT-0标准;铬主要以无定形状氢氧化铬形式存在于APT粉末中;较不掺铬的普通产品相比,掺铬的APT粒度细,松装密度小,粒度分布稍宽;铬在APT粉末具有良好的宏观均匀性和微观均匀性。探索了含铬结晶母液循环利用和处理后回收利用,结果表明结晶母液循环利用可行;发现了一种新型除铬试剂-碱式碳酸镁,探索了p H、温度、反应时间对除铬的影响,结果表明除铬的最佳条件:p H值9.0-9.5,反应温度80℃,反应时间90 min。掺铬APT粉末煅烧、还原、碳化、烧结制备WC?Co硬质合金,探索了结晶过程掺入的铬对后续产品的影响,结果表明:掺入的铬均匀分布于WO3、W、WC粉末之中;掺入的铬对煅烧过程影响较小,铬以Cr2O3的形式存在于WO3粉末中;掺入的铬对还原过程影响较大,有细化钨粉的作用,铬以Cr2O3的形式存在于W粉中;掺入的铬对碳化过程影响较小,铬以Cr3C2形式存在于WC粉末中。掺铬均匀性方面,结晶过程掺铬优于传统工艺掺铬。通过合金性能对比,结晶过程掺铬优于传统工艺掺铬,结晶过程掺铬能有效抑制了WC晶粒的非正常长大,提升了合金的性能。
【关键词】：APT 蒸发结晶 掺铬工艺 Cr3C2 WC?Co硬质合金
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG135.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 概述11-18
• 1.1 硬质合金的概述11-12
• 1.1.1 硬质合金的定义11
• 1.1.2 硬质合金的分类11
• 1.1.3 硬质合金的发展历程11-12
• 1.1.4 超细硬质合金的发展12
• 1.1.5 超细硬质合金的制备方法12
• 1.2 晶粒生长抑制剂添加方式的研究现状12-14
• 1.2.1 湿磨时加入13
• 1.2.2 W粉碳化之前加入13
• 1.2.3 在氧化钨还原之前加入13
• 1.2.4 局部添加方法13-14
• 1.3 晶粒生长抑制剂的作用机理14
• 1.4 研究意义及研究内容14-18
• 1.4.1 研究意义14-15
• 1.4.2 研究内容15-16
• 1.4.3 研究工艺流程图16
• 1.4.4 特色或创新之处16-18
• 第二章 分析检测方法18-23
• 2.1 硫氰酸盐比色法测定溶液中WO3含量18
• 2.1.1 适用范围18
• 2.1.2 测量原理18
• 2.2 滴定法（硫酸亚铁铵）测定溶液中铬含量18
• 2.2.1 适用范围18
• 2.2.2 测量原理18
• 2.3 碱度的测定18-19
• 2.3.1 适用范围18-19
• 2.3.2 测量原理19
• 2.4 原子吸收光度法测定钨中铬含量19
• 2.4.1 适用范围19
• 2.4.2 试剂材料19
• 2.4.3 仪器19
• 2.4.4 分析步骤19
• 2.5 荧光熔融法19-20
• 2.5.1 适用范围19-20
• 2.5.2 测定原理20
• 2.6 X射线多晶衍射仪（XRD）20
• 2.7 扫描电镜（SEM）20
• 2.8 能谱分析（EDS）20-21
• 2.9 傅里叶红外光谱分析(FT-IR)21
• 2.10 碳含量分析21
• 2.11 硬度测量21
• 2.12 密度测试21
• 2.13 磁性能的测定21-22
• 2.14 金相分析22-23
• 第三章 仲钨酸铵结晶过程掺铬工艺研究23-34
• 3.1 引言23
• 3.2 实验部分23-26
• 3.2.1 实验原理23-24
• 3.2.2 实验原料24
• 3.2.3 实验设备24-25
• 3.2.4 实验步骤25
• 3.2.5 实验检测25-26
• 3.3 APT结晶过程掺铬工艺研究26-32
• 3.3.1 APT结晶过程铬的析出规律26-27
• 3.3.2 掺铬量对APT粉末中铬量的影响27-28
• 3.3.3 WO3浓度对APT结晶过程铬析出率的影响28-29
• 3.3.4 NH4OH浓度对APT结晶过程铬析出率的影响29-30
• 3.3.5 结晶温度对APT结晶过程铬析出率的影响30-31
• 3.3.6 搅拌速度对APT结晶过程铬析出率的影响31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第四章 结晶过程制备均匀掺铬APT粉末34-41
• 4.1 引言34
• 4.2 实验部分34
• 4.2.1 实验原料34
• 4.2.2 实验设备34
• 4.2.3 实验步骤34
• 4.2.4 实验检测34
• 4.3 掺铬APT粉末的表征34-40
• 4.3.1 掺铬APT粉末的化学成分分析35
• 4.3.2 掺铬APT粉末的红外光谱分析35-36
• 4.3.3 掺铬APT粉末的XRD分析36-37
• 4.3.4 掺铬APT粉末粒度性能分析37-38
• 4.3.5 铬在APT粉末中宏观均匀性表征38-39
• 4.3.6 铬在APT粉末中微观均匀性表征39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 含铬结晶母液回收利用41-48
• 5.1 引言41
• 5.2 实验部分41-42
• 5.2.1 实验原料41
• 5.2.2 实验设备41
• 5.2.3 实验步骤41-42
• 5.2.4 实验检测42
• 5.3 含铬结晶母液循环使用42-44
• 5.3.1 掺铬APT粉末的化学成分分析42-44
• 5.4 结晶母液的深度除铬44-47
• 5.4.1 pH值对除铬效果的影响44-45
• 5.4.2 温度对除铬效果的影响45-46
• 5.4.3 反应时间对除铬效果的影响46-47
• 5.5 本章小结47-48
• 第六章 合金制备及性能对比48-64
• 6.1 引言48
• 6.2 实验部分48-49
• 6.2.1 实验原料48
• 6.2.2 实验主要设备48-49
• 6.2.3 实验步骤49
• 6.2.4 实验检测49
• 6.3 超细WC ?Co硬质合金的制备49-63
• 6.3.1 煅烧过程49-52
• 6.3.2 还原过程52-56
• 6.3.3 碳化过程及掺铬工艺对比56-60
• 6.3.4 烧结过程及合金性能对比60-63
• 6.4 本章小结63-64
• 第七章 结论64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间的研究成果69-70

【参考文献】

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本文编号：848090