【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多孔骨架结构-功能材料制备领域，提供一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉及其制备方法。
技术介绍
1、多孔金属材料由金属本体与孔隙结构组成，因此，其不仅具有金属材料的性能，还具有其他独特的性能，基于丰富的孔隙结构，其具有比表面积大、能量吸收性佳、比重低以及一定的导热和较佳的渗透性能等，作为结构、功能双重作用的新型材料，可广泛应用于航空航天、汽车、环保、建筑等领域。钨具有化学性质稳定、不易被氧化及其丰富的多孔的结构，具有一定骨架结构强度的多孔钨粉材料可通过wo3的还原制取。可用于材料的过滤、分离、催化等具体过程中，也可用作催化剂、过滤材料的载体、多孔电极材料、减震吸能材料等。
2、目前，对于传统粉末冶金材料，主要问题是结构均一化的难以实现，然而结构又将决定材料的性能，因此，若不能解决结构均一化的问题，则难以保证材料性能的系统稳定性。基于结构均一化的问题，钨用作该材料存在比表面较低、易团聚、难以保持一定孔隙、骨架结构强度差的技术问题，导致应用范围受限。因此，有必要开发一种高分散性、高比表面的钨粉，同时又能保持一定的骨架结构强度。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、回转顺氢还原：将氧化钨物料从炉头连续加入回转炉外炉管内，并以与氧化钨的运动方向相同的方
5、步骤二、回转逆氢还原：当钨中间产物到达外炉管逆氢还原区后，以与氧化钨的运动方向相反的方向通入高纯氢气，进行高温逆氢还原；
6、步骤三、后处理：将步骤二得到的粉末排出回转炉，经过过筛、钝化，得到多孔钨粉。
7、采用上述技术方案的有益效果：
8、wo3氢还原过程主要发生以下相变过程：wo3→wo2.9→wo2.72→
9、wo2，氧化钨的相变，不仅受温度控制，也受还原气氛(ph2o与ph2之比)的限制，当温度一定时，还原气氛的控制对制备相成份纯度高的多孔钨粉材料尤为重要。当lg(ph2o/ph2)＝0时，ph2o＝ph2，且ph2o＞ph2，一定温度下wo3可变成wo2.9，wo2.9可变成wo2.72。
10、而wo2.72要变成wo2，wo2变成w，必须是ph2o＜ph2。从wo3→wo2.9→
11、wo2.72→wo2→w的过程中，粉末的颜色、密度、轮廓、结构、粒度和外貌将会随之变化。wo3转变为wo2.9，颗粒轮廓不发生任何变化，粉末的fsss粒度几乎保持不变，由于相变重结晶和晶型转变的内应力导致颗粒中裂纹(颗粒细化)、疏松和表面粗糙。
12、而wo2.72转变成wo2，wo2轮廓仍同wo3，但比wo2.72致密。wo2变成w后，其颗粒形貌与氧化钨迥然不同，开初形成菱形12面体，而后变为24面体，基于这些颗粒是在原有氧化钨骨架结构上形成的，因此，在未进行破碎前，所形成的多孔钨粉材料总体上保持氧化钨的骨架结构。
13、本专利技术步骤一通入水含量极低的氢气，并且氢气流动方向与氧化钨粉的运动方向相同，通过渗透性强、强还原能力的高纯氢气连续介入，使得小分子氢气快速渗透到氧化钨颗粒内部，不间断地进行还原，进而得到依旧保持氧化钨形貌的还原钨粉，该钨粉由于处于水汽浓度较高的环境，因此，制备得到的钨粉表面及内部存在一定含量的氧，初步制得保持氧化钨骨架结构具有一定氧含量的钨粉；
14、由于步骤一的顺氢还原，到达高温还原温度带时氢气水含量较高，经过水分稀释后的氢气渗透力有限，一部分进入氧化钨颗粒还原后，产生的水汽无法从反应颗粒中排出，从而无法得到高比表面、具有一定骨架强度的多孔钨粉材料，通过向高温带反向通入高纯氢，此时具有强渗透力的反向高纯氢气，进入反应颗粒中将残余水汽带出，并在反应物内部和表面留下微小通道，同时又不破坏和改变氧化钨骨架形貌，从而制得高比表面、具有一定骨架强度的钨粉；
15、后处理将步骤二反向还原得到的钨粉输送至过筛机处，进行过筛处理得到粒度均匀、流动性好的保持氧化钨骨架结构的钨粉，待其输送至料桶中时，随即充入一定量的保护气体防止钨粉进一步团聚和吸氧，从而得到颗粒分散且均匀、比表面高以及孔隙结构丰富的保持氧化钨骨架结构的钨粉。
16、优选的，步骤一中氧化钨进入外炉管的进料速度为50-240kg/h，氢气的流量为20-650m3/h，回转炉的转速为4-20r/min；且氢气与氧化钨物料的摩尔比为n氢气:n氧化钨＝45～220:1。
17、优选的，步骤一中顺氢还原区的温度为300-1300℃，且沿氧化钨流动方向顺氢还原区划分为1-10个分区。
18、优选的，步骤二中氢气流量为20-150m3/h；且逆向流动的氢气与钨粉的摩尔比为n氢气:n钨粉＝10-70:1。
19、优选的，步骤二中高温逆氢还原区中的加热温度为650-1300℃，且沿钨中间产物的流动方向高温逆氢还原区划分为1-5个分区。
20、优选的，步骤三中钝化以0.03-3.50m3/h流速充入保护气体，保护气体包括co2、co、n2、ar、h2中的任意一种或多种。
21、优选的，氧化钨为黄钨、蓝钨、紫钨中的一种或多种的混合物。
22、由上述制备方法制得的所述多孔钨粉比表面积为8.5-10.5m2/g，其fsss粒度集中在0.01-0.05μm，氧含量低于0.6％。
23、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
24、实际工业化生产中，普遍采用多管推舟炉、单管、推舟炉，或者是回转炉进行多孔钨粉材料的还原，不论多管或单管推舟炉的还原方式都为静态还原，回转炉由于生产过程中，炉管始终处于转动状态，因此，还原方式为动态还原，该还原过程制备的多孔钨粉材料粒度更加均匀、还原程度更高。除了还原方式的差异，回转炉还存在结构差异所带来的保持工艺稳定性优势，由于回转炉从炉头进料端到炉尾出料端都是密封状态，因此对炉内压力、气氛、温度等重要影响还原的因素，能够保持、控制的更加稳定。其中，采用多、单管推舟炉，进出料都需要进行开关炉门对温度的稳定以及气氛、压力的保持都极为不利，因此，无法准确确保ph2o＜ph2还原条件的执行，故不能稳定制备得到相成分纯度高的多孔钨粉材料，回转炉密封性好，进料到出料过程全程工艺执行较为稳定，因此，能够准确保证ph2o＜ph2还原条件的执行，因此能够完全确保wo3→wo2.9→wo2.72→wo2→w的过程顺利进行，同时，顺逆氢的通氢方式，能够保持炉内的氢气露点维持在较低且稳定的水平，使得强渗透力的高纯氢气，进入反应物颗粒中将残余水汽带出，并在反应物内部和表面留下微小通道，同时又不破坏和改变氧化钨骨架形貌，从而制得高比表面、具有一定骨架强度的粉末。
25、本专利技术中，高纯顺氢的水汽浓度极低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤一中氧化钨进入外炉管的进料速度为50-240kg/h，氢气的流量为20-650m3/h，回转炉的转速为4-20r/min；且氢气与氧化钨物料的摩尔比为n氢气:n氧化钨＝45～220:1。
3.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤一中顺氢还原区的温度为300-1300℃，且沿氧化钨流动方向顺氢还原区划分为1-10个分区。
4.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤二中氢气流量为20-150m3/h；且逆向流动的氢气与钨粉的摩尔比为n氢气:n钨粉＝10-70:1。
5.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤二中高温逆氢还原区中的加热温度为650-1300℃，且沿钨中间产物的流动方向高温逆氢还原区划分为1-5个分区。
6.根据权利要求4所述的一
7.根据权利要求4所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，氧化钨为黄钨、蓝钨、紫钨中的一种或多种的混合物。
8.一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉，其特征在于，所述多孔钨粉比表面积为8.5-10.5m2/g，其FSSS粒度集中在0.01-0.05μm，氧含量低于0.6％。
10.根据权利要求8所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉在催化剂材料或者催化剂载体材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤一中氧化钨进入外炉管的进料速度为50-240kg/h，氢气的流量为20-650m3/h，回转炉的转速为4-20r/min；且氢气与氧化钨物料的摩尔比为n氢气:n氧化钨＝45～220:1。
3.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤一中顺氢还原区的温度为300-1300℃，且沿氧化钨流动方向顺氢还原区划分为1-10个分区。
4.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤二中氢气流量为20-150m3/h；且逆向流动的氢气与钨粉的摩尔比为n氢气:n钨粉＝10-70:1。
5.根据权利要求1所述的一种具有氧化钨骨架结构的多孔钨粉的制备方法，其特征在于，步骤二中高温逆氢还原区中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：余碧荷，谢勇才，李亚军，陈贵华，吴翔，廖军，吴谋章，
申请(专利权)人：自贡硬质合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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