中國(guó)粉體網(wǎng)訊 鉬是貴重的稀有金屬，它關(guān)系到許多高科技領(lǐng)域的進(jìn)展，也關(guān)系到許多經(jīng)濟(jì)部門(mén)，如鋼鐵工業(yè)、石化工業(yè)等部門(mén)的可持續(xù)發(fā)展。鉬因其優(yōu)異的性能，還被廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天及核工業(yè)等國(guó)防軍工領(lǐng)域。目前，全世界大部分的鉬仍用來(lái)制造槍炮、裝甲車(chē)和坦克等戰(zhàn)爭(zhēng)武器。隨著時(shí)代的進(jìn)步，鉬的應(yīng)用還會(huì)不斷擴(kuò)展，未來(lái)更將凸顯它是一種重要的不可再生的戰(zhàn)略性資源。
鉬粉是生產(chǎn)鉬合金及鉬制品的重要原料，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響著鉬加工制品的品質(zhì)和性能。因此，鉬粉制備技術(shù)成為鉬行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵，鉬粉制備工藝的研究成為鉬行業(yè)的熱點(diǎn)。
納米粉體具有比表面積大，能增強(qiáng)界面原子和分子的化學(xué)活性以及高的吸收能力等獨(dú)特的特點(diǎn)，會(huì)顯著改變材料的物理、力學(xué)和化學(xué)性能。納米鉬粉常溫下在空氣中的穩(wěn)定性很好，燒結(jié)活性高。納米鉬粉與微米級(jí)鉬粉相比，可以在溫度低得多的條件下燒結(jié)成高密度的納米結(jié)構(gòu)材料，這可以避免晶粒的粗化。因此，近年來(lái)納米鉬粉的制備得到了廣泛的關(guān)注。納米鉬粉可以作為生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的工具鋼、MoSi2、組織細(xì)小均勻的鉬產(chǎn)品等的原材料。
超細(xì)及納米鉬粉的制備
超細(xì)及納米鉬粉的制備技術(shù)，主要有等離子還原法、氯化鉬蒸汽氫還原法、氯化鉬熱解法、三氧化鉬蒸發(fā)態(tài)還原法、均勻沉淀—還原法等。
1.等離子還原法
將非球形鉬粉顆料加入到等離子體射流中，使顆粒表面或整體呈熔融狀態(tài)，利用熔滴的表面張力而收縮，形成球形顆粒，然后用冷卻射流迅速凝聚這種金屬蒸氣，從而獲得比表面積高達(dá)200m2 /g的金屬超細(xì)粉末。該法所得鉬粉平均粒徑為 30nm~50nm，適用于熱噴涂用的球形粉末。微波等離子法制備的納米鉬粉純度較高，形貌較好，松裝密度更高，但生產(chǎn)成本較高。
2.氯化鉬蒸汽氫還原法
研究人員用MoCl5與MoO2Cl2的混合物為原料，采用等離子氫還原法，工藝參數(shù)：200A和120V，溫度3200℃，氯化物耗量100g/min，氫耗量為74L/min，產(chǎn)率90%，獲得比表面積9.6m2/g，含氧量0.6%的超細(xì)鉬粉。Hermann C.Starck公司用純氫還原MoCl5或MoCl6制得1nm~50nm，雜質(zhì)含量＜1000mg/kg和＜200mg/kg的鉬粉。
3.氯化鉬熱解法
以鉬精礦(MoS2)為原料，在250℃~300℃下，與氯氣反應(yīng)生成MoCl5，其反應(yīng)式為：2MoS2+5Cl2→2MoCl5+2S2。經(jīng)高溫加熱分解得到純鉬粉產(chǎn)品，其反應(yīng)式為：2MoCl5→ 2Mo+5Cl2。該法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高，可作為金屬或非金屬表面涂層材料，以增強(qiáng)材料耐腐蝕和耐高溫性能。但該法對(duì)原材料純度要求高，且生產(chǎn)中使用了氯氣，需注意環(huán)保及安全問(wèn)題。
4.三氧化鉬蒸發(fā)態(tài)還原法
趙瑞新等以管狀電爐為試驗(yàn)設(shè)備，在770℃~800℃下進(jìn)行三氧化鉬蒸發(fā)態(tài)的氫還原制取超細(xì)鉬粉的探索試驗(yàn)。結(jié)果表明，同一溫度下，三氧化鉬的揮發(fā)率隨時(shí)間增大，并在60min后減緩；粉塵-氣體混合物的濃度對(duì)鉬粉的粒度有顯著影響，可改變蒸汽中MoO3的濃度來(lái)控制產(chǎn)品粒度。Kojis等將高純 MoO3粉末置于舟皿中，放入1300℃~1500℃的預(yù)熱爐中蒸發(fā)成氣態(tài)，在流量為150mL/min 的H2-N2氣體和流量為400mL/min的H2的混合氣流的夾載下，MoO3蒸氣通過(guò)還原生成超細(xì)鉬粉，該法可獲得40nm~70nm的均勻球形產(chǎn)品。
5.均勻沉淀-還原法
陳敏等以仲鉬酸銨為原料，配制成溶液，加入氨水、濃硝酸及草酸等制備鉬酸沉淀，煅燒得到三氧化鉬，然后放入改造的推舟還原爐進(jìn)行氫還原。該法制備的鉬粉呈球狀，粒度均勻，平均粒徑66.8nm。
鉬的應(yīng)用
鉬的應(yīng)用領(lǐng)域主要是冶金工業(yè)、電子工業(yè)、宇航軍工業(yè)、化學(xué)工業(yè)及農(nóng)業(yè)等，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一種重要的原料和戰(zhàn)略物資。
冶金工業(yè)中，鉬主要是用作鋼鐵和有色金屬的添加劑。鋼中加入鉬后，能細(xì)化晶粒，提高晶粒粗化溫度，顯著改善鋼的淬透性、韌性、高溫強(qiáng)度和蠕變性能等。鎳中添加15%~ 30%的鉬可大大提高鎳基合金的耐腐蝕性能，尤其能大大提高其在非氧化介質(zhì)中的耐腐蝕性能。用含50%Mo和50%Re的鉬錸合金制成的無(wú)縫合金管具有良好的高溫性能可在接近其熔點(diǎn)的溫度下使用，可用作熱電偶的外套、電子管中陰極支架、環(huán)和柵極等部件。含0.5%Ti和0.08%Zr的鉬基合金(TZM)是一種優(yōu)良的高強(qiáng)度材料，具有良好的耐熱疲勞和耐熱裂性能，用該種合金棒作穿孔頂頭可以提高生產(chǎn)率并節(jié)省鋼材。鉬具有加工性能穩(wěn)定、熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度和硬度大、熱導(dǎo)率較好和膨脹系數(shù)較小等特點(diǎn)，適于作金屬加工的工具。
電子工業(yè)中，由于鉬具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，在高溫下鉬具有很高的力學(xué)性能，可用來(lái)制造電子管中的放大器、發(fā)射管、高壓整流器和氣體放電器中的各種元件、陰極、陰極支柱、電流引線以及各種不同形狀的電極等，可作高溫爐的發(fā)熱體、反射屏、隔板、襯里、托盤(pán)以及其它部件等；由于鉬的硬度高，在電弧作用下抗燒蝕性強(qiáng)，價(jià)格較低，可用作觸點(diǎn)材料；鉬的熱膨脹系數(shù)和硅接近，可用作整流器的基片材料。
宇航軍工業(yè)中，鉬及其合金能用作耐高溫部件。在1000~1650℃范圍內(nèi)用作飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)廨喨~片、導(dǎo)向葉片、噴嘴、鼻錐、沖擊發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、火焰導(dǎo)向器及燃燒室等，還可作為宇宙飛行器的蒙皮、噴管、火焰擋板和翼面等耐高溫部件。
化學(xué)工業(yè)中，鉬可作為在惡劣環(huán)境中的操作部件和結(jié)構(gòu)材料，用作材料的涂層和催化劑、顏料及潤(rùn)滑劑等。
玻璃陶瓷工業(yè)中，鉬由于具有高的熔點(diǎn)并能耐熔融玻璃的腐蝕，可代替鉑族貴金屬的某些用途。
噴涂工業(yè)中，鉬粉及鉬合金粉末作為噴涂原料粉末也得到了廣泛的應(yīng)用。
農(nóng)業(yè)中，鉬酸銨、鉬酸鈉、三氧化鉬經(jīng)過(guò)鍛燒后的輝鉬礦以及含鉬的工業(yè)廢料都可用作肥料。
此外，由于鉬及其合金具有中子吸收截面小、持久強(qiáng)度高、對(duì)核燃料的穩(wěn)定性和抗液態(tài)金屬腐蝕等特性，在原子能工業(yè)中可作氣體冷卻反應(yīng)堆的包套材料和堆芯結(jié)構(gòu)材料。
參考文獻(xiàn)：
周存.鉬粉的制備工藝與進(jìn)展
陳艷芳等.鉬粉制備技術(shù)的研究進(jìn)展
劉國(guó)璽等.鉬粉的研究進(jìn)展及應(yīng)用
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