高熔點高硬度的金屬鎢是一種重要的戰(zhàn)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、核反應堆等領域。隨著科學技術的發(fā)展，對原料鎢粉也不斷提出新的特殊要求，例如高質量硬質合金要求超細鎢粉；電子材料和過濾材料要求球形鎢粉。

與普通鎢粉相比較，球形鎢粉具有兩個顯著的特點。一是外觀呈球狀，粉末流動性好；二是高振實密度。球形鎢粉作為熱噴涂、多孔材料、粉末冶金工業(yè)等行業(yè)應用的高新材料，由于其制備技術的獨特性和優(yōu)異的使用性能，已引起國內外市場和研究者的密切關注，投入了大量的人力、物力進行研究與開發(fā)。我國是鎢資源大國，鎢資源占世界的2／3，研究開發(fā)高性能球形鎢粉對發(fā)揮我國鎢資源優(yōu)勢，促進我國材料工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

球形鎢粉的制備方法

1.物理法

1.1電弧噴槍法

劉康美等人用普通直流弧焊機串聯(lián)作電源，由簡單的SCDP--3型電弧噴槍傳送控制兩根自耗電極鎢絲相交啟弧熔化，用壓縮空氣霧化成球形鎢粉。用千分尺測鎢絲的直徑，用電弧噴槍自身的儀器和裝置調節(jié)測量進絲的速度、熔化電流和兩根鎢絲極間的電壓。研究鎢絲直徑、進絲速度和極間電壓對工作電流、噴粉效果及粉末質量的影響。用該方法制取的球形鎢粉粒度分布較寬，粗粉可用于制造過濾器，細粉可制取多孔鎢離化器。同時該方法具有設備簡單易取，成本低的優(yōu)點，但是生產效率較低，不利于工業(yè)化生產。

1.2 微波單膜腔法

李俊凹將鎢粉裝入石英玻璃管中，并在微波作用下單模腔燒結爐中進行熱處理，對FW-1牌號的鎢粉進行球形化處理。結果表明，在微波功率為450-1000w時對FW-1牌號的鎢粉處理不同時間后均可觀察到多面體原始鎢粉的球形化現(xiàn)象。由于w粉顆粒大小基本相同，總表面積大，粒徑小，對于微波有足夠的投入深度，其相互加熱非常均勻。隨著加熱功率和溫度的提高，鎢粉的表面擴散也就越強烈，得到的鎢粉的球化程度也就越高，因此升高功率和延長處理時間均有助于鎢粉的球形化。

1.3等離子體法

所謂的等離子球化技術，是將普通鎢粉加到等離子射流體中，使鎢粉顆粒表面(或整體)熔融，形成熔滴。熔滴因表面張力而收縮形成球狀，再通過快速冷卻，將球形固定下來，從而獲得了球形鎢粉。

2.化學法

2.1氣相沉積法

國外于20世紀60年代就開始了制備難熔金屬及其化合物球形粉末的研究。1963年，美國的聯(lián)合化學公司(Allied Chemical Company)發(fā)明了一種通過氣相沉積從WF6中得到大粒度(40 ~ 650μm)球狀鎢粉的工藝。該工藝涉及到強烈腐蝕性的HF，勞動條件惡劣，對環(huán)保要求很高。

2.2鎢粉重氧化-還原法

謝中華等用鎢粉通過在一定的溫度、氧化時間(溫度650~850℃，氧化時間20~40min)和空氣氣氛下局部氧化形成一種特殊氧化鎢。這種特殊氧化鎢相成分復雜、粒度比較細(一般為1~3μm)、比表面積比較發(fā)達，所以活性很高，在下一步的還原過程中，有利于與氫氣充分反應，利于原始鎢粉邊角和棱角的去除。特殊氧化鎢經相同工藝二次還原，所得鎢粉多呈球形或者近球形，粒度分布范圍比較窄，粗大和超細粒子較少，產品經生產鋇鎢陰極廠家試用已取得成功。

該方法沿用傳統(tǒng)設備，部分改進流程，通過對工藝參數(shù)做適當?shù)恼{整和優(yōu)化、通過分級對粉末粒度組成進行控制從而制備高質量球形或準球形鎢粉，且成本較低，其缺點是球化不充分，球化率低。

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2.3仲鎢酸銨循環(huán)氧化還原法

傅小明以特純仲鎢酸銨為原料，通過特純仲鎢酸銨在氬氣中煅燒獲得紫鎢，紫鎢在純度為99.99%，露點小于-40℃的氫氣中進行還原，紫鎢還原的鎢粉在空氣中被氧化為三氧化鎢，三氧化鎢再在氫氣中還原。這種循環(huán)氧化還原方法制備亞微米鎢粉所使用的工藝路線和設備雖然與傳統(tǒng)工業(yè)生產鎢粉末的工藝路線和設備相似，但是工藝路線長，工藝參數(shù)不易于控制，不適合于工業(yè)化生產。

2.4鎢酸銨超聲攪拌-干燥-還原法

該發(fā)明先將飽和鎢酸銨溶液與分散劑超聲波攪拌混合均勻，分散劑以鎢酸銨溶液

為基準加入量為1%~2%；然后在超聲波攪拌下加入濃硫酸，濃硫酸與鎢酸銨的體積比為(15~20):100；在攪拌過程中生產沉淀，然后將沉淀濾出，干燥、破碎后置于氫氣還原爐中還原，還原溫度為680~ 720℃，得到粒度為1.2~2.8μm的微細球形鎢粉。該法在鎢粉粒度細化上有顯著的作用，并且能得到球形鎢粉，但存在著生產成本較高、工序較多、金屬實收率較低和廢液需要處理等問題，限制了該法在工業(yè)上的應用。

球形鎢粉的應用概況

由于常規(guī)鎢粉顆粒形狀不規(guī)則，不僅流動性差，而且堆積密度小，限制了它的應用。近年來，隨著多孔鎢材料、熱噴涂以及粉末冶金注射成型等技術的發(fā)展，球形鎢粉的需求與日俱增。

在多孔鎢材料的制備中，鎢粉的形貌和大小對多孔鎢基的孔結構會產生很大影響，進而影響鎢陰極的發(fā)射性能。采用球形致密鎢粉制備的多孔鎢基體能夠提供均勻的連通孔結構，可以為發(fā)射物質鋇提供充足的儲存空間和遷移通道，這樣就可以有效地提高發(fā)射電流密度，提升整個陰極組件的性能，促進現(xiàn)代微波電真空器件的發(fā)展。當采用規(guī)則致密的球形鎢粉壓制并燒結成多孔鎢基體時，球顆粒之間形成的空隙不僅互相關聯(lián)，并且空隙空間充足，可以儲存比較多的鋇發(fā)射材料。相反，當采用不規(guī)則的鎢粉雎制并燒結成鎢基體時，不僅會導致部分空隙的通道被阻隔，造成鋇擴散的斷路，降低鋇的儲存空間，而且，小規(guī)則的通道還可能影響遷移到表面鋇的分布均勻性，導致電子發(fā)射不穩(wěn)定。因此球形鎢粉可以取代常規(guī)的鎢粉用于制作多孔鎢部件。如大功率脈沖微波管的陰極、電子的鋇鎢陰極、火箭的發(fā)汗材料、觸媒或觸媒的載體、高溫下的氣體分布板以及氣體過濾材料等。?

在熱噴涂領域，球形鎢粉不僅流動性好，而且得到的涂層更均勻、致密。因而產品具有更好的耐磨性。在粉末冶金工藝中，因球形鎢粉的壓坯在燒結過程中收縮非常均勻，可實現(xiàn)良好的尺寸控制。球形鎢粉正逐漸取代常規(guī)鎢粉。應用于大功率脈沖微波管陰極、人造衛(wèi)星定位推進器、火箭噴嘴襯套等。用球形鎢粉制造的火箭噴嘴襯套，在熱應力下具有良好的抗斷裂性和抗腐蝕性。

在制造業(yè)中，球形鎢粉因其獨特的性能而備受關注，現(xiàn)已應用于多孔材料的制備、板材業(yè)、熱噴涂、電子信息、軍工、汽車、粉末冶金等領域。通過控制設備的工藝參數(shù)，球形鎢粉制備的多孔材料透氣性能也更趨完美。

在粉末冶金工藝中，球形鎢粉的壓坯在燒結過程中收縮非常均勻，可以較好地實現(xiàn)尺寸控制。球形鎢粉及其合金因能耐高溫而用于制造高級汽車的曲軸、缸筒，軍工里的槍筒、炮筒、穿甲彈等，同時由于球化后的鎢粉流動性得到了提高，因此應用在熱涂層領域中制得的涂層致密性好，而且耐磨性更好。盡管鎢可以作為高溫材料，但是其抗氧化能力較差，在1000℃以上便會發(fā)生氧化，生成三氧化二鎢，因此，在高溫中使用時需要以惰性氣體進行保護。鑒于球形鎢粉良好的工業(yè)前景，對其制備過程、工藝及實際應用的研究也需要更加深入。

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