碳化钨有毒吗？

简介^【1】

这是一种铁灰色微小立方晶体粉末，莫氏硬度超过9．5，熔点约5,400。r(2，982'、2)．由烃蒸气与钨在高温下反应制成．其组成为WC，但强热时可分解成为W：C和碳，因而其碳化物可能是两种形式的混合物．其他形式的碳化物如W，C与W，C．也可以生成．碳化钨主要用于刀具头和耐热耐磨部件，还有用作面层．将碳化钨压制成可用形状的个专利出自德国，由克鲁伯工业公司(Krupp Works)首先用威第亚金属(widia metal)的名字生产出产品．它的制备是在水压下使粉末状钴扩散到极细的碳化物粉末问去，然后在惰性气氛下于1，500℃左右烧结成型．成型后的材料磨成一定的形状，然后铜焊到工具上．它们将能承受比高速钢的切削速度大3—1 0倍的速度，能车削HB达550的锰钢，但并不抗冲击．压制并烧结的部件一般含3—20％的钴粘合剂，但是也可以用镍作粘合剂．其抗压强度可高达700，0001b／in2(4，823MPa)，断裂强度为200，0001b／in2(1，378MPa)或更高一些．

性质^【2】

碳化钨是碳化钨系钢结硬质合金的硬质组元。碳化钨是具有简单六方点阵的过渡族金属碳化物间隙相，其硬度次于碳化钛(参见表3—1)。碳化钨几乎能完全被铁族金属所润湿(其润湿角e几乎为零)，因此，在烧结过程中易于合金化。由于碳化钨在铁中的溶解度，在1250℃时已达7％左右，而碳化钛此时则还不足0．5％，即远高于碳化钛。故在烧结过程中，碳化钨在铁中的溶解，冷却过程中的析出都比碳化钛更为显著。与碳化钛系钢结硬质合金相比，在碳化钨系钢结硬质合金组织中存在着较严重的碳化钨晶粒的桥接现象，严重时甚至毗连成片，它会使合金变脆，加工困难。

分类^【3】

在工业上碳化钨通常分为两类。类，也就是最重要的一类，叫做碳化钨硬质合金。这些材料的形式是WC，以钻为粘结剂，从氢还原的粉末制取，可含有也可不含有别种碳化物(。钴的含量通常是3"--22％，依对特定用途所要求的韧性而定。钴含量增加，韧性也增大，但工具材料的硬度则减小。第二类叫熔融的或铸造碳化物，因其是通过熔化和浇铸技术从碳还原的粉末制取的。这些铸造材料包括Wzc和WC与W：C的共熔体。这种材料比上述碳化钨硬质合金硬但较脆。

毒性

进入途径吸入。作用方式尘肺——“硬金属肺"。体征和症状咳嗽，呼吸困难，胸部剧痛，咯血，体重减轻，支气管炎，气喘。   

预防措施

合理通风，戴机械过滤呼吸器；接触者每年体检一次，包括胸透、一秒钟用力呼吸量和肺活凡有肺部疾患者不宜接触。

制备原理^【4】

(1)充分利用钨酸钠(Na：WO。)在熔融氯化钠中的溶解度远远高出其在硅酸盐中的溶解度，同时钨精矿中的杂质钙、铁、锰等的氧化物在硅酸盐熔体中的溶解度又远大于其在氯化钠熔体中的溶解度，而且溶解了钨酸钠的氯化钠熔体因比重大，又与硅酸盐不互溶易分离的性质，用高温熔盐萃取的方法实现了含钨的化合物与杂质的高效分离。为了实现这一目标，故先利用置换反应将钨酸铁或钨酸锰，即黑钨矿。钨酸钙即白钨矿转变成钨酸钠，这是实现高温熔盐萃取的前提。

(2)向高温钨酸钠熔体喷射碳氢化合物，如甲烷、天然气等。利用这些碳氢化合物在高温下会裂解为C和H这些强还原剂，以实现当与这种强碱弱酸盐且高温下易分解出WO。的Na：WO。相接触时，将分解出的WO。快速还原成w，并碳化成WC。喷射这些气体的另一个作用是在熔盐液体中形成一个个气液新界面，以降低WO。被H或C还原，或W被C碳化时的形核能垒。

制备^【5】

钨粉和碳进行适当配料后即进行混合。混合设备常采用扁圆形混合器、摇摆式混合器、菱形混合器或振动混合器。苏联乌兹别克硬质合金和难熔金属联合厂采用真空球磨混合机。混合后制团或压实装舟，尔后进行碳化。碳化温度通常在1600,---,1900℃范围内。碳化通常采用碳管炉、刚玉管钼丝加热炉和高频通氢碳化炉等。除此以外，美国肯纳金属公司的铝热还原碳化法，亦弥MACRO法，是将钨精矿和氧化铁的混合料用金属铝还原，同时用碳化钙和炭进行碳化，温嚏可达2500℃。用这种方法可得粒度为40目以下的碳化钨粉。据称，此种方法产量大，反应速度决，一次投料72吨在60分钟内即可还原碳化成22吨的碳化钨粉。其次，还有日本住友电气公司研究成功的三氧化钨直接碳化法，美国矿务局研究了一种白钨矿于熔融的氯化钙中电解法，能生产出W、W。C乖NWC混合粉末，美国肯纳金属公司用金弱浴制取粗颗粒WCfI及用等离子体焰气相碳化法来制取超细碳化钨粉等。

参考文献

[1]（美）G.S.布拉德  H.R.克劳瑟,材料手册,科学出版社,1989年02月第1版,第904页

[2]马庆芳  方荣生  项立成  离舜,实用热物理性质手册,中国农业机械出版社,1986年01月第1版,第191页

[3]（美）叶帷洪  王崇敬,钨——资源、冶金、怀质和应用,冶金工业出版社,1983年03月第1版,第472页

[4]何旭初，陈兆盈编著,钢结硬质合金的制备原理与技术,湖南科学技术出版社,2017.01,第53页

[5]冶金部情报研究总所  冶金部长沙有色冶金设计研究院等编,国外钨业调研,,1981年12月,第29页