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摘要：本文重点对粗颗粒碳化钨粉的制取过程中的碳化质量和杂质含量的控制问题进行了实验验证和讨论。通过实验得出如下结论：第一，为了有效降低钨粉中的杂质含量，要求操作人员在进行倒料之前，一定要仔细清除钨粉表面的各种异物，而且不能把钨粉筛上的粘着物强行擦碎过筛。为了减少因为舟皿原因而导致钨粉受到污染的问题，最好选用在经过960度高温还原反应以后，性能较好的舟皿材质，而且还要减少舟皿给钨粉可能带来的污染。在进行生产过程中，必须要对生产场地的清净卫生状况加以重视和管理。第二，为了提高碳化钨粉的质量，在进行钨粉碳化生产过程中，最好采取加一氧化碳，通氢气的方式进行，而且碳化温度不要过高，最好不要超过1890摄氏度。碳化温度如果过高的话，可能会对碳化钨粉结晶完整性产生很大的影响，从而引起碳化钨颗粒产生烧结异常增大的问题，从而增加了碳化钨粉颗粒不均匀性。第三，对铜和钼含量较高的氧化钨原料，在进行生产工艺要进行严格的控制和管理，仍然可以生产出综合性能较好的钨合金产品。
关键词：粗颗粒；碳化钨粉；制取过程；质量控制
一、粗颗粒碳化钨粉制取原料
在本次考察的5吨三氧化钨原来中，其杂质含量分析结果如表1所示。
表1：实验中的原材料杂质含量分析结果和国家标准比较
通过分析可以发现，除了钴、钾、纳、硼、硫等元素没有进行分析以外，钼和铜的含量都比较偏高，其余元素杂质较低，甚至铝、锰、锑、锡等四个元素的含量达到了国家的一级原料标准，铋、钙、铁、镁等11个元素的含量达到了国家特级原料的标准。
二、钨粉中杂质含量的控制
钨粉质量控制，主要包括钨粉杂质含量的控制和钨粉粒度控制两个方面。其中，钨粉粒度控制除了受到工艺和原料的影响，还可能受到氢气露点和还原炉结构的影响，而钨粉杂质含量控制则主要是受到舟皿材质、原料纯度及出舟后对料的处理、生产场地清净卫生程度等因素的影响，相对而言，其控制因素较为简单可行。
经过实验发现，在经过960度的高温还原反应以后，在三氧化钨料层表面的一些位置可能会产生一些类似于纸灰的的黑色聚集物质，通过对这些黑色聚集物进行分析，可以得出灰色聚集物的含量及20批钨粉费氏粒度统计分析结果（见表2）。
表2：钨粉和碳化钨粉的化学分析结果以及费氏粒度统计结果
通过表2我们可以发现，除了铋、铅、锑、钒以外，在钨粉表面的黑色聚集物中，杂质含量较高，特别是铁、镍、铬等含量更高，其主要原因可能是在取样的时候，这些元素没有和舟皿表面进行有效分离有关。除了铝、铯、铋、钙、铜、镁、铅、锑、锡、钒以外，在钨粉筛上杂质含量也比较高。所以在进行倒料操作的时候，一定要仔细清除钨粉表面的异物，更是不能把钨粉筛上的物强行擦碎过筛。
通过表1和表2的对比分分析可以发现，钨粉在经过还原反应以后，其中的铁、镍、铬和钙等元素都有不同程度的增加，铜和钼的含量则比较高，铁、镍和铬含量增加，主要是与舟皿有一定关系。为了减少因为舟皿原因而导致钨粉受到污染的问题，最好选用在经过960度高温还原反应以后，性能较好的舟皿材质。钙含量的增加，则主要可能是与周围的环境污染有很大关系。
三、钨粉在碳化工序的质量控制
钨粉在碳管炉内进行碳化反应的时候，炉内可以通氢气，也可以不同氢气。但是在通氢气和不通氢气的时候，其碳化反应的原理是完全不同的。如果没有通氢气进行碳化的时候，则生成碳化钨的反应是按照以下公式进行的：
C+O=CO2
CO2+C=2CO
W+2CO=WC+CO2
但是，如果通氢气的话，生成碳化钨的化学反应则是按照以下公式进行的：
C+2H2=CH4
W+CH4=WC+2H2
氢气的存在，首先可以有效还原钨粉中少量杂质氧，同时对于钨粉来说，CH4和CO相比，具有更高的活性，更有利于钨粉的碳化反应，更重要的时候，在通氢气进行钨粉碳化的时候，其进料端的炉门一般都是在点火状态下打开的，更有利于在高温状态下，把原料中所挥发的和包含的杂质带到炉外。
由于微量的一氧化碳更有助于加速粗钨粉碳化过程中产生化学反应，在制取粗颗粒的钨粉中，加入约0.1%的氧化钴。所以，加CO进行钨粉碳化的时候，可能容易导致粘舟问题，新石墨舟在进行钨粉碳化使用之前，必须要在其表面进行钨粉碳化专用防粘涂料涂抹，而对于那些已经使用过的舟皿，则只需要在舟内垫一张无灰滤纸就可以了。
为了更好分析碳化温度对于粗颗粒的碳化钨粉质量所产生的影响，本实验将使用1840-1860摄氏度和1890-1910摄氏度两种碳化温度进行实验，并且使用扫描电镜对碳化钨粉的形貌观察。通过实验可以发现，碳化温度如果过高的话，可能会对碳化钨粉结晶完整性产生很大的影响，从而引起碳化钨颗粒产生烧结异常增大的问题，从而增加了碳化钨粉颗粒不均匀性。
在表2中，对碳化后的碳化钨粉中杂质含量进行了分析，并且也对碳化钨粉的费氏粒度进行了统计分析。通过分析可以发现，在经过谈话以后，铜和钼的含量明显有了下降。
四、使用效果
再按照常规的工业，对上述碳化钨粉进行了16个批次的生产，其物理机械性能统计结果如图3所示。
表3：碳化钨粉的物理机械性能统计结果
五、研究结论
第一，为了有效降低钨粉中的杂质含量，要求操作人员在进行倒料之前，一定要仔细清除钨粉表面的各种异物，而且不能把钨粉筛上的粘着物强行擦碎过筛。为了减少因为舟皿原因而导致钨粉受到污染的问题，最好选用在经过960度高温还原反应以后，性能较好的舟皿材质，而且还要减少舟皿给钨粉可能带来的污染。在进行生产过程中，必须要对生产场地的清净卫生状况加以重视和管理。
第二，为了提高碳化钨粉的质量，在进行钨粉碳化生产过程中，最好采取加一氧化碳，通氢气的方式进行，而且碳化温度不要过高，最好不要超过1890摄氏度。碳化温度如果过高的话，可能会对碳化钨粉结晶完整性产生很大的影响，从而引起碳化钨颗粒产生烧结异常增大的问题，从而增加了碳化钨粉颗粒不均匀性。
第三，对铜和钼含量较高的氧化钨原料，在进行生产工艺要进行严格的控制和管理，仍然可以生产出综合性能较好的钨合金产品。
参考文献
[1]李运姣等.从我国钨资源现状谈钨矿处理工艺[J].稀有金属与硬质合金，2017（2）：43.
[2]ChuJiao.ProceedingsoftheFirstInternationalConferenceontheMetallurgyandMaterialsScienceofTungsten[J].Titanium，RareEarthandAntimony，Vol.l，2008，143
[3]张立等.钨粉碳化防粘涂料的研制[J].硬质合金，2017，14（2）：96.