12070-12-1 / 碳化鎢有毒嗎？

簡(jiǎn)介^【1】

這是一種鐵灰色微小立方晶體粉末，莫氏硬度超過(guò)9．5，熔點(diǎn)約5,400。r(2，982'、2)．由烴蒸氣與鎢在高溫下反應(yīng)制成．其組成為WC，但強(qiáng)熱時(shí)可分解成為W：C和碳，因而其碳化物可能是兩種形式的混合物．其他形式的碳化物如W，C與W，C．也可以生成．碳化鎢主要用于刀具頭和耐熱耐磨部件，還有用作面層．將碳化鎢壓制成可用形狀的第一個(gè)專利出自德國(guó)，由克魯伯工業(yè)公司(Krupp Works)首先用威第亞金屬(widia metal)的名字生產(chǎn)出產(chǎn)品．它的制備是在水壓下使粉末狀鈷擴(kuò)散到極細(xì)的碳化物粉末問(wèn)去，然后在惰性氣氛下于1，500℃左右燒結(jié)成型．成型后的材料磨成一定的形狀，然后銅焊到工具上．它們將能承受比高速鋼的切削速度大3—1 0倍的速度，能車削HB達(dá)550的錳鋼，但并不抗沖擊．壓制并燒結(jié)的部件一般含3—20％的鈷粘合劑，但是也可以用鎳作粘合劑．其抗壓強(qiáng)度可高達(dá)700，0001b／in2(4，823MPa)，斷裂強(qiáng)度為200，0001b／in2(1，378MPa)或更高一些．

性質(zhì)^【2】

碳化鎢是碳化鎢系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的硬質(zhì)組元。碳化鎢是具有簡(jiǎn)單六方點(diǎn)陣的過(guò)渡族金屬碳化物間隙相，其硬度次于碳化鈦(參見(jiàn)表3—1)。碳化鎢幾乎能完全被鐵族金屬所潤(rùn)濕(其潤(rùn)濕角e幾乎為零)，因此，在燒結(jié)過(guò)程中易于合金化。由于碳化鎢在鐵中的溶解度，在1250℃時(shí)已達(dá)7％左右，而碳化鈦此時(shí)則還不足0．5％，即遠(yuǎn)高于碳化鈦。故在燒結(jié)過(guò)程中，碳化鎢在鐵中的溶解，冷卻過(guò)程中的析出都比碳化鈦更為顯著。與碳化鈦系鋼結(jié)硬質(zhì)合金相比，在碳化鎢系鋼結(jié)硬質(zhì)合金組織中存在著較嚴(yán)重的碳化鎢晶粒的橋接現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至毗連成片，它會(huì)使合金變脆，加工困難。

分類^【3】

在工業(yè)上碳化鎢通常分為兩類。第一類，也就是最重要的一類，叫做碳化鎢硬質(zhì)合金。這些材料的形式是WC，以鉆為粘結(jié)劑，從氫還原的粉末制取，可含有也可不含有別種碳化物(。鈷的含量通常是3"--22％，依對(duì)特定用途所要求的韌性而定。鈷含量增加，韌性也增大，但工具材料的硬度則減小。第二類叫熔融的或鑄造碳化物，因其是通過(guò)熔化和澆鑄技術(shù)從碳還原的粉末制取的。這些鑄造材料包括Wzc和WC與W：C的共熔體。這種材料比上述碳化鎢硬質(zhì)合金硬但較脆。

毒性

進(jìn)入途徑吸入。作用方式塵肺——“硬金屬肺"。體征和癥狀咳嗽，呼吸困難，胸部劇痛，咯血，體重減輕，支氣管炎，氣喘。

預(yù)防措施

合理通風(fēng)，戴機(jī)械過(guò)濾呼吸器；接觸者每年體檢一次，包括胸透、一秒鐘用力呼吸量和肺活凡有肺部疾患者不宜接觸。

制備原理^【4】

(1)充分利用鎢酸鈉(Na：WO。)在熔融氯化鈉中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其在硅酸鹽中的溶解度，同時(shí)鎢精礦中的雜質(zhì)鈣、鐵、錳等的氧化物在硅酸鹽熔體中的溶解度又遠(yuǎn)大于其在氯化鈉熔體中的溶解度，而且溶解了鎢酸鈉的氯化鈉熔體因比重大，又與硅酸鹽不互溶易分離的性質(zhì)，用高溫熔鹽萃取的方法實(shí)現(xiàn)了含鎢的化合物與雜質(zhì)的高效分離。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，故先利用置換反應(yīng)將鎢酸鐵或鎢酸錳，即黑鎢礦。鎢酸鈣即白鎢礦轉(zhuǎn)變成鎢酸鈉，這是實(shí)現(xiàn)高溫熔鹽萃取的前提。

(2)向高溫鎢酸鈉熔體噴射碳?xì)浠衔?，如甲烷、天然氣等。利用這些碳?xì)浠衔镌诟邷叵聲?huì)裂解為C和H這些強(qiáng)還原劑，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)與這種強(qiáng)堿弱酸鹽且高溫下易分解出WO。的Na：WO。相接觸時(shí)，將分解出的WO?？焖龠€原成w，并碳化成WC。噴射這些氣體的另一個(gè)作用是在熔鹽液體中形成一個(gè)個(gè)氣液新界面，以降低WO。被H或C還原，或W被C碳化時(shí)的形核能壘。

制備^【5】

鎢粉和碳進(jìn)行適當(dāng)配料后即進(jìn)行混合?；旌显O(shè)備常采用扁圓形混合器、搖擺式混合器、菱形混合器或振動(dòng)混合器。蘇聯(lián)烏茲別克硬質(zhì)合金和難熔金屬聯(lián)合廠采用真空球磨混合機(jī)?；旌虾笾茍F(tuán)或壓實(shí)裝舟，爾后進(jìn)行碳化。碳化溫度通常在1600,---,1900℃范圍內(nèi)。碳化通常采用碳管爐、剛玉管鉬絲加熱爐和高頻通氫碳化爐等。除此以外，美國(guó)肯納金屬公司的鋁熱還原碳化法，亦彌MACRO法，是將鎢精礦和氧化鐵的混合料用金屬鋁還原，同時(shí)用碳化鈣和炭進(jìn)行碳化，溫嚏可達(dá)2500℃。用這種方法可得粒度為40目以下的碳化鎢粉。據(jù)稱，此種方法產(chǎn)量大，反應(yīng)速度決，一次投料72噸在60分鐘內(nèi)即可還原碳化成22噸的碳化鎢粉。其次，還有日本住友電氣公司研究成功的三氧化鎢直接碳化法，美國(guó)礦務(wù)局研究了一種白鎢礦于熔融的氯化鈣中電解法，能生產(chǎn)出W、W。C乖NWC混合粉末，美國(guó)肯納金屬公司用金弱浴制取粗顆粒WCfI及用等離子體焰氣相碳化法來(lái)制取超細(xì)碳化鎢粉等。

參考文獻(xiàn)

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[5]冶金部情報(bào)研究總所 冶金部長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院等編,國(guó)外鎢業(yè)調(diào)研,,1981年12月,第29頁(yè)