中國粉體網訊 高熔點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、核反應堆等領域。隨著科學技術的發展，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。
由于細顆粒硬質合金能使合金的硬度和強度明顯提高，近20多年來，生產硬質合金用鎢粉的粒徑愈來愈向小的方向變化。同時，由于鎢粉的形貌也會對鎢材性能產生很大的影響，致密規則的球形鎢粉，不僅流動性好，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態勢，球形鎢粉的制備已成為鎢粉研究的一個重要方向。
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鹵化鎢氫還原法
一般用氫還原氧化鎢生產球形鎢粉的工藝需要耗費大量的氫，生產成本較高。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，在反應時涉及強烈腐蝕性的鹵化氫氣體，勞動條件惡劣，不僅會對環境造成污染，而且腐蝕生產設備，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，熱分解時生成大量還原性氣體，放出大量熱，其結果導致胺類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,通過嚴格控制多角形鎢粉的重氧化溫度、氧化時間等參數，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。再通過流態化-動態懸浮沉降干式分級法，將其分級成滿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、高的化學反應活性、反應氣氛及反應溫度可控等特點，非常適合制備純度高、粒度小且粒度分布均勻的球形粉末。近年來有關這方面的研究不斷見有新的報道。如日本Hosei University的MORIYSOHI等進行了由高頻等離子和直流等離子組成的混合等離子生產超細球形鎢粉的研究,生產出平均粒徑為10nm的球形鎢粉。國內古忠濤等開展了等離子體球化鎢粉的研究，通過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勢在于能量高度集中、溫度梯度大、可以通過控制工藝參數精確控制能量輸入、熱能利用率高達75%。經過等離子球化后，改善了鎢粉的流動性，提高了鎢粉的松裝密度和振實密度。
中國科學院過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。另外利用該裝置進行鎢粉的球化，在等離子體中，不規則的鎢粉顆粒經表面熔融球化，獲得了致密、表面光滑的球形鎢粉。球化前后鎢粉原料和產品的SEM如圖所示。
鎢粉原料及高頻熱等離子體球化后產品的SEM照片
（a）—鎢粉原料；（b）—高頻熱等離子體球化后產品
其它方法
部分優先氧化堿洗法、仲鎢酸銨循環氧化還原法、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，但是在實際生產中存在球化率低、實收率較低、廢液需要處理等各種弊端，在實際工業生產中的應用受限。
李俊采用微波單膜腔法制備球化鎢粉的技術工序和設備簡單，鎢粉受熱均勻，不會產生二次污染。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，以滿足鎢粉球化條件的需求。
小結
隨著3D打印技術、多孔材料、高致密粉體噴涂和注射成形等技術的高速發展，對高品質球形鎢粉的需求越來越大。高品質的球形鎢粉不僅流動性好、球形度好、松裝密度和振實密度高，而且氧含量低。近年來，中國粉末冶金技術不斷進步，但與國外先進技術相比仍存在很大差距。國外高品質球形鎢粉的生產制備技術和工藝比較完善，已實現工業化生產。而國內制備球形鎢粉的技術和工藝存在許多弊端，處于小批量研發階段。
（1）能耗問題嚴重，現有大部分球形鎢粉制備技術都需要用常規還原法制備的鎢粉為原料，然后進行處理得到球形鎢粉，由此使球形鎢粉成本較高，生產效率低。
（2）產品質量問題，現有鎢粉球化技術普遍存在球化率低，粒度調控困難，比如經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說，如何能使鎢粉在高溫下球化的同時避免氧化，顯得尤為重要。
（3）環保形勢嚴峻，球形鎢粉的制備中存在著污染土地、水質，破壞生態環境等問題。等離子體法制備球形鎢粉的技術雖然發展還不十分成熟，但該法制備的球形鎢粉質量好、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。
參考資料：
張海寶等.球形鎢粉制備與應用研究進展.中國鎢業
張瑩瑩等.球形鎢粉的制備技術研究進展.粉末冶金工業
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