[發明專利]一種納米碳化鉻/釩復合粉末的制備方法

無效

• 申請號: 201010186209.3
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN101857196A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 趙志偉;鄭紅娟;鄒文俊;王艷榮;路朋獻;李彥濤
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明提供了一種納米碳化鉻/釩復合粉末的制備方法，屬于納米金屬碳化物制備領域。

背景技術

過渡族金屬碳化物碳化鉻(釩)具有較高的熔點、硬度和高溫強度，以及良好的電導率和熱導率。這些優異的性能確保了其在冶金、電子、催化劑和高溫涂層材料等方面的廣泛應用。

其中，碳化鉻(釩)作為晶粒抑制劑在硬質合金、金屬陶瓷領域具有重要作用。工業應用中需要的是粒度細、相組成單一的碳化鉻(釩)粉末，例如在制備超細硬質合金時，WC粉的粒徑要小于200nm，燒結時要采用高壓低溫的HIP燒結技術，另外還要加入碳化鉻(釩)晶粒長大抑制劑。如果采用粉末粒度為2～5μm碳化鉻(釩)作為晶粒長大抑制劑，則會由于顆粒粗大的碳化鉻(釩)粉末比表面小、表面活化能低、原子遷移速度慢，而難以抑制WC的晶粒長大，從而導致超細硬質合金的性能難以得到進一步提高。因此，高性能超細硬質合金等領域迫切需要納米碳化鉻(釩)粉末。

另外，碳化釩使合金顯示出最好的硬度和耐磨性，碳化鉻對提高抗彎強度和抗氧化性最有效；復合添加碳化釩和碳化鉻的合金，晶粒長大抑制劑偏析量大于單獨添加碳化釩的硬質合金，晶粒抑制效果較好。但是目前復合添加碳化釩和碳化鉻大多是機械混合的方法，不能使粉末充分分散，從而不利于晶粒抑制效果。因而，有必要合成納米碳化鉻/釩復合粉末。

但是，制備碳化鉻(釩)粉末通常采用碳黑與鉻(釩)的氧化物混合高溫還原碳化法。該方法反應溫度較高，生產成本較高。另外，反應產物粒度較粗，一般都在2～5μm之間，且粉末中游離碳含量高，不能滿足碳化鉻(釩)粉末在現代工業中的應用。

另外，2004年吳恩熙等人在專利CN1724349A中提出了納米碳化鉻粉末的制備方法：將Cr₂O₃溶解于有機物溶液中，溶液濃度為10％～20％；溶液在離心式噴霧干燥機中進行噴霧干燥，得到含有鉻的絡合物和游離有機物的混合粉末，粉末形狀為多孔、疏松的空心球體。將此粉末在保護氣氛中，500～600℃進行焙解，得到Cr₂O₃與原子級別游離C的均勻混合的粉末，在850～1000℃下，H₂/CH₄碳化40～90分鐘可制得粉末平均粒度為0.1微米，晶粒尺寸為20～60納米的納米碳化鉻粉末。該方法具有很多優點，如較低的反應溫度、較短的反應時間等；但也存在一些缺點，如工藝較復雜，采用H₂或H₂/CH₄碳化，增加了生產成本。

2005年吳成義等人在專利CN1569624A中提出了一種制備納米碳化釩粉末的制備方法：將偏釩酸銨粉末溶于蒸餾水配制偏釩酸銨水溶液，然后將該溶液在120～130℃條件下噴霧轉換為V₂O₅前驅體粉末，再將V₂O₅前驅體粉末在450～550℃空氣中焙燒，使之轉變成干燥的納米級V₂O₅微晶粉末，然后再剪切配碳、烘干、混合料定碳、碳化、剪切破碎、真空烘干才能得到納米級碳化釩粉末。該方法存在的主要問題是工藝較復雜，生產成本較高。

2005吳恩熙等人在專利CN1607175A中提出了碳化釩粉末的制備方法：首先將V₂O₅溶解于有機酸溶液中，邊加熱邊攪拌，在60～80℃時得到澄清透明的溶液，溶液濃度為10％～40％；然后將此粉末在保護氣氛中，500～600℃進行焙燒，得到V₂O₃與原子級別游離C均勻混合的粉末；又于850～1000℃下，H₂或H₂/CH₄碳化40～90分鐘，制得粉末平均粒度為0.1微米，晶粒尺寸為20～60納米的超細碳化釩粉末。該方法具有很多優點，如較低的反應溫度、較短的反應時間等；但也存在工藝復雜，不利于工業化生產等缺點。

2006年郝俊杰等人在專利CN100357187C中提供了一種納米碳化鉻粉末的制備方法。該方法以重鉻酸銨、水合肼、納米碳黑、酚醛樹脂為原料，制備工藝為：合成非晶納米Cr₂O₃→配制酚醛樹脂乙醇溶液→球磨(2-8h)→干燥(1-2h)→真空碳化→球磨(2-8h)→干燥→過篩→產品。該方法具有較高的創新性，并且合成的粉末達到了納米級，但是工藝較復雜，能源消耗大，生產成本較高，不利于工業化生產。