0前言纳米材料比普通多晶材料具有更优异的力学性能，被认为是21世纪应用前景非常广阔的新型材料.纳米钨粉的主要用途之一是制备超细（纳米）钨硬质合金，它已成为许多高科技领域不可或缺的材料.除硬质合金市场外，微电子工业、精细化工、表面技术、航天事业等领域对纳米钨粉也有着很大的需求.目前世界上只有少数国家能生产出纳米钨粉及纳米钨基合金.因此，打破由国外少数生产厂家控制国际纳米钨粉及相关产品市场的局面，制备具有自主知识产权的纳米金属钨粉是一个很重要的产品升级发展方向.金属钨粉制备的方法除湿法、粉末冶金外，还有电子束区域熔炼、等离子体喷雾、化学、物理气相沉积等［1］.纳米钨粉经前驱物氧化钨还原成金属钨［2］，钨氧化物又有蓝钨［3］、紫钨［4］、黄钨之分.制备的纳米金属的形态因用途不同有粉状(团聚态)、存在于溶胶中的颗粒(高分散态［5］)两种形态. 本法利用传统湿法生产工艺的基本设备，依据物理化学和化学工程的基本理论控制生产条件，制备出超细颗粒的APT, 经500℃煅烧氧化成黄钨,在600℃下氢还原后制成纳米钨粉.因其投资成本低、规模生产易控制、重现性好而具有独特的优势.1实验1.1原料钨酸铵盐(A),表面活性剂(B),调节剂(T),抑止助剂(Y),分散剂(F)可在市场药品店购买.1.2基本工艺流程新法制备纳米钨粉的工艺流程如图1所示.图1制备纳米钨粉的工艺流程
Fig.1Technical process of preparation of nanometer tungsten powder
注：APT—仲钨酸铵, 黄钨—三氧化钨.1.3实验设备及检测仪器超细APT的制备是在带搅拌及恒温水浴的烧瓶中进行,煅烧在水平管式电炉中进行,还原在自制的设备中进行,还原实验通Ar/H2混合气体,温度为600℃,2小时后停止加温,减低流量至水封处保持有气体冒出,温度降低到室温后取样去做XRD等分析测试.检测设备:用低温氮气吸附法在BET氮气吸附装置上测定粉末的比表面积，用粒度分布测定仪(OMECLS800) 测定粉末的粒度分布，用扫描电镜(JSM5510LV)对反应产物颗粒粉末进行形貌分析，用能量色散X射线谱EDXS(FALCON)进行元素成分分析，用X射线衍射仪(Bruker D8 Advance Diffractometer) 进行晶粒（一次颗粒）尺寸及物相构成分析,用透射电子显微镜(HRTEM,JEOL3010)对纳米钨粉进一步进行颗粒形貌和结构分析.2结果与讨论2.1产品颗粒粒径小且分布均匀由表1可看出黄钨粉的BETd为129 nm, 纳米钨粉的BETd为41 nm, 从XRD测算纳米钨粉的一次颗粒粒径为32 nm,图2、图3为超细APT及中间产物黄钨的SEM图，图4为产品纳米钨粉的SEM图， 图5显示纳米钨粉颗粒粒径在40～80 nm之间, 颗粒粒径小于100 nm,从表1结合图4和图5显示超细APT、黄钨、纳米钨粉颗粒粒径分布好,均匀集中.第1期孙雯，等：纳米钨粉制备的一种新方法
武汉工程大学学报第30卷
表1超细APT、纳米钨粉及超细WO3粉粒径与粒径分布的基本物理性能
Table 1The basic physical performance of particle size and grainsize distribution of APT superfine powder and WO3 superfine powder and fungsten nanopowder
样品名BET s
吸附量/m2·g-1BETd
粒径/nm粒径分布(mm)D10D50D90累积分布%超细APT——0.751.091.42100（0.05
~2 μm）超细WO3
（黄钨）6.451290.376.5112.3895.2(0.1~
14 μm)W粉
(研磨态)12.39250.050.230.9592.2(0~
1.0 μm)W粉
(生产态)7.6413.364.86.2091.3(0.7~
6.5 μm)图2超细APT的SEM图(×2 000)
Fig.2SEM micrographs of APT superfine
(×2 000)图3超细WO3的SEM图（×30 000）
Fig.3SEM micrographs of WO3 superfine
(×30 000)图4纳米钨粉的SEM图(×30 000)
Fig.4SEM micrographs of the tungsten nanopowder图5纳米钨粉的TEM图
Fig.5TEM micrographs of the nanometer tungsten nanopowder2.2产品纯度高，质量可靠表2为氧化物粉（黄钨）元素分析结果，图6为氧化物粉的物相组成,由表2及图6可看出黄钨的基本成份为WO3.最终产品纳米钨粉的化学成份分析及XED图见表3及图7，结果显示,经氢还原后产物纳米钨粉的纯度高，质量可靠.
表2三氧化钨化学成份分析 (EDX元素分析)Table 2The analysis of chemical composition of WO3 (EDX ultimate analysis)
样品编号O的质量分数W的质量分数WO310.272 80.727 2WO320.226 10.773 9WO330.180 00.810 0WO340.184 00.816 0平均值0.215 70.781 8表3纳米钨粉的化学成份
Table 3The chemical compositions of tungsten nanopowdermg/kg样品O2AlCCaCdCoCrCuFeMgMnMoNaNiPbSSiSn钨粉1.84％1115<10<1<19155<12<10139<11588<1注：钨含量≥99.9％图6超细黄钨XRD图谱
Fig.6XRD spetrum of yellow tungsten oxide superfine powder

图7纳米钨粉的XRD图谱
Fig.7XRD spectrum of tungsten nanopowder

3结语由超细APT经黄钨(WO3)可直接氢还原制成纳米钨粉，黄钨还原成纳米钨粉工业规模生产应经过钝化处理，钝化条件不同可得到团聚形态不同的纳米钨粉.实验表明在传统生产设备基础上适当改造，可完成纳米钨粉的工业规模生产.本法是离子交换法制APT→氧化钨→钨粉，现有工艺的提升和突破，在环境问题可控制的情况下，制备的纳米钨粉具有极好的市场竞争力，并且经济及社会效益显著.