12070-12-1
中文名稱
碳化鎢
英文名稱
Tungsten carbide
CAS
12070-12-1
分子式
CW
分子量
195.85
MOL 文件
12070-12-1.mol
更新日期
2025/02/20 17:30:39
12070-12-1 結(jié)構(gòu)式
基本信息
中文別名
炭化鎢碳化鎢
碳化鎢粉
一碳化鎢
鉬標準溶液
碳化鎢粉末
納米碳化鎢
納米碳化鎢粉
碳化鎢(IV)
碳化鎢-200
英文別名
ncic61198Wolframcarbid
Wolfram carbide
tungsten cabide
Tungsten carbid
TUNGSTEN CARBIDE
tungstencarbide(wc)
tungsten monocarbide
tungsten(iv) carbide
Tungsten carbide,99%
所屬類別
無機化工產(chǎn)品: 無機鹽: Cp鉬、鈦、鎢、釩、鋯物理化學(xué)性質(zhì)
外觀性狀為黑色六方晶系結(jié)晶。 溶于硝酸與氫氟酸的混酸和王水中，不溶于冷水。
熔點2870°C
沸點6000°C
密度15,63 g/cm3
溶解度insoluble in H2O; soluble in HNO3/HF
形態(tài)powder
比重15.63
顏色Gray
電阻率 (resistivity)19.2 (ρ/μΩ.cm)
水溶解性Soluble in nitric acid and hydrofluroic acid. Insoluble in water.
晶體結(jié)構(gòu)Hexagonal
Merck14,9815
暴露限值ACGIH: TWA 3 mg/m3
NIOSH: TWA 5 mg/m3; STEL 10 mg/m3
NIOSH: TWA 5 mg/m3; STEL 10 mg/m3
(IARC)致癌物分類2A (Vol. 86) 2006
EPA化學(xué)物質(zhì)信息Tungsten monocarbide (12070-12-1)
制備方法
方法1
鎢粉碳化法將三氧化鎢加氫還原制得鎢粉(平均粒度3～5μm)。再把鎢粉和炭黑按等摩爾比混合(用球磨機干混約10h)，在101.325 Mpa左右的壓力下加壓成型。將該加壓成型粉末放進石墨盤或坩堝內(nèi)，用石墨電阻爐或感應(yīng)電爐在氫氣流中(使用露點為-35℃的純氫)加熱至1550～1650℃，使之滲碳，則生成碳化鎢成品。常見問題列表
概述
碳化鎢是一種由鎢和碳組成的具有六方結(jié)構(gòu)的黑灰色晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導(dǎo)體。因其具有高硬度、高耐磨性、高熔點等特性，故作為硬質(zhì)合金廣泛應(yīng)用于切削工具、電子工業(yè)的微型鉆頭、精密模具及醫(yī)學(xué)器械等領(lǐng)域。碳化鎢的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸-氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷等金屬，就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化鎢，常加入碳化鈦、碳化鉭或它們的混合物，以提高抗爆能力。
碳化鎢粉應(yīng)用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)材料，用于生產(chǎn)DLC涂層（類金剛石）。此類涂層極其堅硬持久，保護高應(yīng)力作用下的發(fā)動機與其他汽車部件不會磨損。通過降低摩擦系數(shù)，DLC涂層可延長齒輪、沖壓模和其它許多元件的使用壽命。
分類及性質(zhì)
碳化鎢粉根據(jù)化學(xué)成分不同分為FWCA、FWCB 2個牌號;按其平均粒度范圍分為12 個規(guī)格。產(chǎn)品牌號、規(guī)格表示方法示例如下：
表1-碳化鎢粉的化學(xué)成分
表2-碳化鎢粉的費氏平均粒度范圍及氧含量
碳化鎢粉應(yīng)當(dāng)過篩。費氏平均粒度<2μm的粉末，篩網(wǎng)孔徑不得低于150μm;平均粒度為2～10μm的粉末，篩網(wǎng)孔徑不得低于75μm;平均粒度>10μm的粉末，篩網(wǎng)孔徑不得低于180μm。
化學(xué)性質(zhì)
低于400℃不與氯作用；在室溫下能與氟激烈反應(yīng)；
在空氣中加熱時被氧化成氧化鎢。
制備方法
1、程序升溫氣固反應(yīng)法：以鎢酸為鎢前驅(qū)體，甲烷為碳源和還原性氣體，制備了超細碳化鎢粉末。其中，在程序升溫碳化法中，升溫程序為在30 min之內(nèi)升溫到500℃，升溫速率18℃•min-1 , 然后20 min由500℃升到800℃, 升溫速率為10℃•min-1, 在設(shè)定溫度下反應(yīng)12h, 在甲烷保護下自然降至室溫。2、還原碳化兩步法：即由含鎢前驅(qū)體先制備出W粉, 再與含碳的物質(zhì)進行碳化生成WC粉末。
表3-還原碳化兩步法制備超細WC粉末的方法
3、還原碳化一步法：即含鎢的前驅(qū)體(如WO3)直接被還原碳化生成WC粉末, 該方法一般需要制備較高活性的鎢前驅(qū)體。采用直接還原碳化的連續(xù)過程能縮短工藝流程, 提高超細碳化鎢粉末生成的效率, 同時得到的超細碳化鎢及其合金粉末具有更好的均一性和更小的粒徑。
表4-還原碳化一步法制備超細WC粉末的方法
4、間歇微波加熱法
加0.3g鎢粉末到30% H2O2、異丙醇和水的混合物中，過夜，加入0.7g XC-72碳粉末，超聲處理可得到均勻的混合物液體，干燥，采用間歇式的方法在微波爐中加熱幾分鐘便可得到碳化鎢納米晶體。
5、 氣相法：
（1）化學(xué)氣相沉積法：采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積裝置,以氟化鎢（WF6）、甲烷（CH4）和氫氣（H2）為原料氣體,氬氣（Ar）為載氣，各氣體的流量分別由單獨的流量計控制， 基底采用金屬鎳片， 基底分別用丙酮、去離子水、乙醇以及去離子水超聲波清洗,吹干后放入反應(yīng)室。在化學(xué)氣相沉積前先在熱氣氛下通30 min 的100 mL 氫氣， 以去除基底表面上的氧化物?；瘜W(xué)氣相沉積后的樣品在氮氣中隨爐退火處理。采用氟化鎢和甲烷為前驅(qū)體，采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積方法制備直徑為20~35nm的圓球狀納米碳化鎢薄膜。
（2）固定床化學(xué)氣相法：稱取適量的納米WO3粉體，將其均勻放在石英反應(yīng)舟內(nèi)，并將石英反應(yīng)舟置于高溫不銹鋼管式反應(yīng)器（ψ90 cm）中，再將不銹鋼反應(yīng)器置于管式電阻爐中。從540℃升溫至660℃，此時是H2還原納米WO3階段。當(dāng)溫度逐漸升高至660℃保溫階段時，H2流量應(yīng)調(diào)節(jié)使之增加，增大H2流量有利于帶走水蒸氣，使反應(yīng)過程順利進行。當(dāng)反應(yīng)經(jīng)過660 ℃保溫1.5 h后， 石英反應(yīng)舟內(nèi)的納米WO3粉體完全被還原為納米α-W粉體。此時降低H2流量，打開乙炔氣閥，控制乙炔流量，反應(yīng)進入碳化階段。升溫至800℃，并在800℃下保溫4 h。碳化過程結(jié)束以后， 石英反應(yīng)舟內(nèi)的納米α-W粉體基本轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米WC粉體，此時關(guān)閉乙炔閥門，并降低H2流量。持續(xù)通入微量高純H2至不銹鋼反應(yīng)器冷卻到室溫。
（3）化學(xué)氣相冷凝法：以高純CO載氣通過含有W(CO)6前驅(qū)體的蒸發(fā)器,載氣流速1200 mL/min, 蒸發(fā)器溫度控制在120℃,然后載氣攜帶前驅(qū)體蒸氣在管式反應(yīng)爐600~800℃的溫度范圍下，CO氣體分解為CO2和C，1000℃左右W和C化合生成了納米碳化鎢,最后在收集室里即可得到WC。
（4）氣相碳化法：以WO3作原料，甲醇作為碳源。在Co/Fe催化劑的作用下，在450～950℃的溫度下反應(yīng)1.5~4 h 即得到納米級WC。采用甲醇低溫催化裂解，甲醇通過液泵流量計進預(yù)熱管道，預(yù)熱管溫度控制在300～420℃。將甲醇預(yù)熱汽化后，送入催化裂解器，在420～550℃即可使甲醇氣裂解，得到所要的反應(yīng)氣氛CO和H2；CO和H2與納米WO3粉反應(yīng)1.5～4 h，脫去氧原子，生成納米WC。
6、液相法：取開口純凈多壁碳納米管(平均內(nèi)徑50 nm，外徑100 nm,長度約為200 μm）,浸入20 mL五水仲鎢酸銨溶液[(NH4)10W12O41•5H2O]中(pH≈5)，在80℃時劇烈攪拌20 min,得到的溶液在室溫下自然蒸發(fā)。然后放置過夜，溫度控制在120℃進一步干燥，最后在350℃時煅燒2 h就形成了碳化鎢前驅(qū)體。在真空條件下,溫度控制在1000~1300℃處理前驅(qū)體，即可得到一維碳化鎢納米結(jié)構(gòu)材料。
7、固相法
（1）超臨界CO2熱處理法：將1.0 g鎢粉（純度99%，平均直徑2 μm），2.3 g金屬鈉（純度98 %），10.0 g干冰（純度>99%）分別放入高壓釜里。然后將密封好的高壓釜放入加熱爐中，以10℃/min的升溫速率升到600℃后恒溫20 h，再將高壓釜冷卻到室溫，得到黑色固體產(chǎn)物，用稀鹽酸處理黑色固體產(chǎn)物中的碳酸鈉，然后熱處理得到NaOH溶液，最后將樣品用蒸餾水洗滌，80℃干燥2 h，得到0.2 g產(chǎn)物。
（2）燃燒法：將原料藍鎢，疊氮化鈉和碳黑混合。將反應(yīng)物在陶瓷研缽中研磨均勻，然后壓入不銹鋼圓筒中。鋼板圓筒的直徑50 mm，壁厚1 mm，高度60 mm。反應(yīng)球重約150~170 g。燃燒反應(yīng)實驗室通常壓力在2.5 MPa氬氣下進行。將反應(yīng)球放在反應(yīng)物里， 然后點燃小球頂蓋上的Ni-Cr金屬導(dǎo)線進行燃燒反應(yīng)。
（3）噴霧熱轉(zhuǎn)換法：采用溫度250～350℃，高壓2.5～3.5 MPa超速空氣噴霧熱轉(zhuǎn)換法，先制成納米級WO3氧化物粉末，用氫氣420～500℃還原成WO2.9藍鎢粉末，再用超高速層間剪切破碎機，進一步將藍鎢顆粒破碎， 并經(jīng)高速旋液分級機進行粒度分級，將納米藍鎢顆粒料漿用連續(xù)式離心機沉降分離，大顆粒藍鎢粉返回超高速層間剪切機繼續(xù)剪切破碎；在藍鎢剪切破碎過程中加入酚醛樹脂隔離劑，將納米藍鎢顆粒包覆，在兩端進H2，中段抽氣排水的還原爐中700～740℃還原出平均粒徑≤80 nm的鎢粉，然后將納米級鎢粉與納米碳黑粉混合，同時再加入酚醛樹脂隔離劑，在超高速層間剪切機中混合制成碳化料漿，再經(jīng)離心干燥后，在980～1000℃低溫碳化，出爐后經(jīng)高速層間剪切機破碎橋接團粒，然后旋液分級，連續(xù)式離心沉降、離心分離酒精、烘干、工頻氣流振動篩，過15μm篩，可制成平均粒徑≤90 nm的WC粉，顆粒形狀為近球形。
（4）催化法：將沸石-HX，-NaX，樣品KX和WO3樣品在He（99.99 %）氣氛200℃加熱2 h， 然后用CO（99.99 %） 以100 mL/min和He（99.99 %）20 mL/min在300~750℃與樣品進行還原碳化反應(yīng)。這樣CO與WO3就可以在較低溫度下生成WC。
（5）直接還原碳化法：采用WO3粉末和碳粉在還原性氣氛中直接還原碳化。反應(yīng)在氧化鋁包埋裝置中進行。
8、熱分解法：在一定的表面活性劑中制得前驅(qū)體，然后在適當(dāng)?shù)臏囟认卤簾膀?qū)體使其分解獲得一維納米材料, 是一種不需要模板、比較簡單的方法。如：將PW (H3PW12O40)水溶液和CTAB (C13H33N(CH3)3Br)水溶液混合得到白色沉淀物[C21.95H41.19N1.33]3PW12O40。在1000℃將該沉淀物直接熱分解10 h，得到WC納米棒和WC納米片。[9]
9、磁控濺射法：將載氣激發(fā)為等離子體轟擊靶材而在基底上生長出特定的納米結(jié)構(gòu)的一種方法。如：在Si(110)基底上磁控濺射沉積的WCX膜進行熱處理，得到了W2C 納米線。[9]
10、爆炸式加熱法：一種通過控制升溫速率使反應(yīng)物在極短時間內(nèi)從低溫升到高溫從而得到納米結(jié)構(gòu)的一種特殊方法。如：控制石墨與鎢粉的混合粉末在輻射爐中以極快的升溫速率(一秒鐘從室溫升到1900℃)加熱并保溫30 min，最后冷卻到室溫。[9]
用途
1、用于抗磨部件、電阻元件、合金陶瓷和滲碳鋼工具等的制造。2、用來代替鉑等貴金屬作為催化劑應(yīng)用在某些有機反應(yīng)中，如烴的催化加氫/脫氫，烴的異構(gòu)化、烴的合成，肼的分解，氧化反應(yīng)及合成氨反應(yīng)中的催化性能等；
3、作為電催化劑對氫氣、水和甲醇氧化均表現(xiàn)出優(yōu)異的催化氧化性能;
作為超細硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)原料，其中，超細硬質(zhì)合金在難加工金屬材料工具、電子行業(yè)的微型鉆頭、精密模具、醫(yī)用牙鉆等領(lǐng)域呈現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景；
4、用于包括切割工具、密封件和軸承之類的高抗磨損部件；
5、作為電極應(yīng)用于電化學(xué)催化和燃料電池等領(lǐng)域;
6、碳化鎢納米線具有很好的場發(fā)射性能，同時也具有極高的分辨率和很好的抗氧化性能，用作掃描隧道電子顯微鏡(STM)探針和場發(fā)射電器器件；
毒性
鎢粉塵能引起支氣管周炎、細支氣管周炎、閉鎖性細支氣管炎和萎縮性氣腫。碳化鎢會引起肺臟的淋巴組織細胞的增生性反應(yīng)，并逐漸出現(xiàn)硬化。血管壁增厚并均勻化。工作中接觸碳化鎢粉塵的人員胃腸道功能紊亂，腎受到刺激，上呼吸道出現(xiàn)卡他性炎癥。碳化鎢的最高容許濃度為6 mg/m3。
在美國可溶性鎢化合物(按鎢計)的最高容許濃度為1 mg/m3，不溶性鎢化合物(按鎢計)為5 mg/m3。
使用符合要求的防毒口罩、防塵服、手套、眼鏡。在生產(chǎn)的各個階段都要防止粉塵泄露。工人要做就業(yè)前身體檢查，每年要定期檢查一次。上呼吸道出現(xiàn)明顯癥狀時，要暫時調(diào)動工作，脫離與鎢接觸。出現(xiàn)肺硬化或者外呼吸功能失調(diào)時，要調(diào)離工作。
主要參考資料
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[10] 張顯鵬 主編.鐵合金辭典.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.1996.第186-187頁.
[11] 許建華, 黎先財. 超細碳化鎢粉末的制備研究現(xiàn)狀及進展[J]. 化工中間體, 2010, (8):20-24.
[12] 甘永平, 張文魁, 黃輝,等. 碳化鎢及復(fù)合催化劑研究進展[J]. 浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2005, 33(2):124-128.
碳化鎢價格(試劑級)
| 報價日期 | 產(chǎn)品編號 | 產(chǎn)品名稱 | CAS號 | 包裝 | 價格 |
| 2025/02/08 | 20044560 | 碳化鎢200目 tungsten(ⅳ) carbide | 12070-12-1 | 100G | 193元 |
| 2025/02/05 | 041665 | 碳化鎢, 99.5% (metals basis) Tungsten carbide, 99.5% (metals basis), Thermo Scientific Chemicals | 12070-12-1 | 50g | 1135元 |
| 2025/02/05 | 041665 | 碳化鎢, 99.5% (metals basis) Tungsten carbide, 99.5% (metals basis), Thermo Scientific Chemicals | 12070-12-1 | 250g | 6634元 |