硼化钨的应用及制备

背景及概述^[1-2]

W-B系化合物具有高熔点、高硬度、高电导率、耐磨损、耐高温以及耐腐蚀性能，还兼具中子和γ射线综合屏蔽性能，因而被广泛应用在结构材料、耐磨材料、电极材料等领域。硼化钨为银白色八面体结晶。其由电炉加热金属钨与元素硼直接反应而得，具有W-B系化合物的优良性能，未来应用前景广阔。

应用^[2-4]

硼化钨应用举例如下：

1）制备一种具有富硼化钨涂层的工件，包括工件基体，以及依次设置于所述工件基体上的钨层、硼化钨梯度层和富硼化钨涂层；沿所述工件基体向所述钨层的厚度方向，所述硼化钨梯度层中的硼含量逐渐增加；所述富硼化钨涂层中的晶粒为WBy，其中，y为2.5-4的数值。本发明独特的涂层结构，可使各层间的结合强度将高，各层之间的弹性模量和热膨胀系数从基体到顶层薄膜呈梯度变化，将整体涂层的应力降至趋于零，提高富硼化钨涂层的韧性和结合力。本发明还提供了该具有富硼化钨涂层的工件的制备方法。

2）制备一种二硼化钨硬质材料，该方法首先采用机械化学法以高纯钨(W)粉和硼(B)粉为原料，在室温下合成二硼化钨粉末，然后在氩气保护气氛下，采用高温烧结将合成的粉末致密化，制成二硼化钨块体材料。该方法在常温常压的条件下，通过烧结可得到致密的二硼化钨块体材料。本发明制得的二硼化钨块体材料具有一定硬度、良好的稳定性和对中子具有良好的吸收效果等一系列优良性能。本发明制备的二硼化钨材料在耐腐蚀材料和切削刀具，以及新型屏蔽材料等领域中有着广泛的应用。

3）制备一种具有富硼化钨涂层的工件，包括工件基体，以及依次设置于所述工件基体上的钨层、硼化钨梯度层和富硼化钨涂层；沿所述工件基体向所述钨层的厚度方向，所述硼化钨梯度层中的硼含量逐渐增加；所述富硼化钨涂层中的晶粒为WBy，其中，y为2.5-4的数值。本实用新型中独特的涂层结构，可使各层间的结合强度将高，各层之间的弹性模量和热膨胀系数从基体到顶层薄膜呈梯度变化，将整体涂层的应力降至趋于零，提高富硼化钨涂层的韧性和结合力。

制备^[2]

二硼化钨制备方法包括如下步骤：

S1、将钨粉和无定型硼粉按摩尔比1：2-3混合形成反应粉体；

S2、将反应粉体和熔盐混合，得到混合粉体；

S3、将混合粉体在真空状态下或惰性气体保护下热处理，热处理温度为1000-1300℃，热处理后自然冷却到室温，得到二硼化钨和熔盐的混合物；

S4、将二硼化钨和熔盐的混合物分离，得到二硼化钨；

主要参考资料

[1] 化学词典

[2] CN201710302166.2一种二硼化钨制备方法

[3] CN201710193597.X一种具有富硼化钨涂层的工件及其制备方法

[4] CN201710393016.7一种二硼化钨硬质材料及其制备方法和应用

[5] CN201720311824.X一种具有富硼化钨涂层的工件