鎢酸銨

鎢酸銨是一種化學物質，分子式是(NH4)10W12O41~xH2O。主要用於製造三氧化鎢或藍色氧化鎢制金屬鎢粉；金屬鎢粉的下游產品有鎢材系列，如鎢條、鎢絲等電真空材料；有合金系列，如碳化鎢、硬質合金、合金刀片、合金鑽頭、合金模具等；其他耐磨、耐壓、耐高溫的機械裝備部件等。還用作製造偏鎢酸銨及其他鎢化合物，用於石油化工行業作添加劑。

基本介紹

• 中文名：鎢酸銨
• 外文名：Ammonium tungstate
• 分子式：(NH4)10W12O41~xH2O
• 分子量：3042.58
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉

物質簡介

鎢酸銨由鎢酸與氨水作用而得。

方法：中和法。黑鎢礦經鹼解後，與氯化鈣作用合成鎢酸鈣，由鎢酸鈣再經酸解，然後與氨水作用，製得鎢酸銨。

MnWO₄·FeWO₄+4NaOH→2Na₂WO₄+Fe(OH)₂·Mn(OH)₂

Na₂WO₄+CaCl₂→CaWO₄+2NaCl

CaWO₄+2HCl→CaCl₂+H₂WO₄

12H₂WO₄+10NH₄OH→5(NH₄)₂O·12WO₃·5H₂O+12H₂O

性狀：無色斜方晶體，白色結晶，溶於水，不溶於醇。在100℃失去四分子結晶水， 20℃時在水中溶解度小於2%，有片狀或針狀二種。

溶解情況：溶於水，不溶於乙醇。

在100℃失去四分子結晶水。

用途

用途：可供制磷酸鎢銨等。用來製造磷鎢酸銨及其它鎢化合物的原料。也可製造金屬鎢和催化劑。

主要用於製造三氧化鎢或藍色氧化鎢制金屬鎢粉；金屬鎢粉的下游產品有鎢材系列，如鎢條、鎢絲等電真空材料；有合金系列，如碳化鎢、硬質合金、合金刀片、合金鑽頭、合金模具等；其他耐磨、耐壓、耐高溫的機械裝備部件等。還用作製造偏鎢酸銨及其他鎢化合物，用於石油化工行業作添加劑。

製備鎢粉

鎢粉主要用於製造白熾燈的鎢絲,惰性氣體保護電弧焊和原子氫焊的電極,鎢和鎢合金的鍛件和擠壓件,硬質合金用的碳化鎢和鎢合金等。為了不斷地提高材料的性能,將鎢粉細化是一種趨勢,以製備性能更加優異的產品。

亞微米鎢粉具有顆粒細、表面發達、活性高等優點,成為近10年來研究的熱點。採用亞微米鎢粉製備合金,能降低燒結溫度,增強粉末壓坯的燒結緻密化程度,縮短緻密化所需要的時間。經燒結後材料的晶粒細小,強度、硬度以及伸長率都得到很大提升。因此,亞微米鎢粉具有廣闊的市場前景,已成為許多高科技領域不可缺少的材料,如微電子工業、精細化工、表面技術和航空航天工業等。

目前,國內外製備亞微米鎢粉的主要方法有:高能球磨、乾燥氣氛還原法、紫鎢氫氣還原、鹵化鎢氫還原法、噴霧乾燥- 流化床法、鎢酸鹽還原法、熔鹽電解法和電漿技術等。這些製備亞微米鎢粉的方法依然存在很多缺點,比如耗時、耗能、生產效率低、生產成本高、難以實現工業化生產等。

將鎢酸銨在空氣中煅燒為三氧化鎢,然後利用循環氧化還原法製備亞微米鎢粉。該方法製備的亞微米鎢粉具有受污染少、粒度分布範圍窄、工藝路線簡捷易行、工藝參數易於控制、設備簡單和適合工業化大批量生產等優點,且獲得的亞微米鎢粉顆粒呈球形,有利於鎢粉的壓坯在燒結過程中收縮均勻化,可實現良好的尺寸控制。

第一次還原

三氧化鎢第一次被還原的鎢粉粒度不均勻,粗大顆粒的鎢粉較多,細小顆粒的鎢粉很少。這與文獻報導三氧化鎢適合製備粗顆粒鎢粉的結論相吻合。

特純鎢酸銨在空氣中煅燒獲得的三氧化鎢被還原為鎢粉的粒度分布。測得此鎢粉的比表面積為0.216m2 /g。鎢粉的粒度在2～9μm之間的占89.19% ,而在1 ～2μm之間的占3.76% ,在9～13μm之間的占7.05%。所得鎢粉的粒度較粗, 並且鎢粉的粒度分布範圍較寬, 這與SEM檢測結果一致。

第二次還原

第一次還原的鎢粉被氧化為三氧化鎢後第二次還原為鎢粉的SEM。第二次還原的鎢粉較細,其粒度分布也較均勻。第一次還原的鎢粉被氧化後第二次還原為鎢粉的粒度分布。測得其鎢粉的比表面積為0.272 m2 /g,是第一次還原鎢粉比表面積的1.26倍,說明第一次還原的鎢粉被氧化後再還原所得的鎢粉粒度細化。其鎢粉的粒度在1～7μm之間的占91.47% ,而在0.8 ～1.0μm之間的占0.74% ,在7～10μm 之間的占7.79%。可知第二次還原的鎢粉粒度明顯的變細,並且粗大顆粒大量地減少,分布趨於集中。

第三次還原

第二次還原的鎢粉被氧化為三氧化鎢後第三次還原為鎢粉的SEM。第三次還原鎢粉的粒度較明顯地比第二次還原鎢粉的粒度變細,且其粒度分布也較均勻。

第二次還原的鎢粉被氧化為三氧化鎢後第三次還原為鎢粉的粒度分布。測得此時鎢粉的比表面積為2.684 m2 /g,是第二次還原鎢粉比表面積的9.87倍,表明經過第三次還原後,鎢粉的粒度進一步細化。該鎢粉的粒度在0.1～0.5μm之間的占94.81% ,在0.5～0.7μm之間的占51.9%。由此可知,該鎢粉的粒度分布比較集中和均勻,最大的鎢粉粒度僅為0.7μm。因此,在空氣中煅燒的特純鎢酸銨獲得的三氧化鎢經過循環兩次氧化和三次還原就製備出了亞微米鎢粉。

根據氧化- 還原沉積長大機理可知,三氧化鎢在還原過程中被還原是同步進行的。雖然第一次還原的鎢粉粒度分布範圍較寬,並且鎢粉的粒度較粗大,但是經過循環氧化還原後,鎢粉的粒度逐漸地細化,最後製備出了粒度分布較均勻的亞微米鎢粉。

這種循環氧化還原法製備亞微米鎢粉所使用的工藝路線和設備與傳統工業生產鎢粉末的工藝路線和設備相似。所以,工藝路線簡捷易行,工藝參數易於控制,設備簡單,適合於工業化大批量生產所採用。因此,該方法具有一定的工業套用前景。

總結

1)通過鎢酸銨煅燒為三氧化鎢後,對三氧化鎢進行還原,再對三氧化鎢還原的鎢粉進行循環兩次氧化和還原,製備出了粒度分布在0.1 ～0.5μm之間的占94.81%、比表面積為2.684m2 /g的亞微米鎢粉。

2)此循環氧化還原方法具有工藝路線簡捷易行、工藝參數易於控制、設備簡單和適合工業化大批量生產等優點。