[發明專利]一種制備氮化釩的方法

無效

• 申請號: 201310438960.1
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN103466569A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 馮良榮
• 申請（專利權）人: 馮良榮
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請為分案申請，其原案申請號200910167871.1，申請日2009年10月12日，發明創造名稱：一種制備氮化釩的方法，發明人：馮良榮，申請人：馮良榮。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金領域，涉及氮化釩的制備方法。

背景技術

氮化釩是一種優良的煉鋼添加劑，能顯著地提高和改善鋼材的綜合機械性能和焊接性能。與使用釩鐵相比可以節約20％～40％的釩資源，從而降低了煉鋼生產成本。以建筑業為例，使用釩氮合金化技術生產的新三級鋼筋因其強度提高，不僅增強了建筑物的安全性、抗震性、強韌性、焊接性能，還可以較使用普通鋼筋節約鋼材10％至12％等優點。

1967年J.H.Downing等人在US3334992中披露，將181Kg的V₂O₅，62Kg碳粉，4.1Kg樹膠脂和3Kg鐵粉混勻后，在20.68MPa下壓制成型，樣品尺寸為51×51×38mm。在1385℃和22.7Pa真空下進行碳還原，還原時體系真空度降到2666Pa再保持60h，體系真空度又還原到22.7Pa，即標志還原過程結束。此時將爐子停止加熱，冷卻至室溫時樣品出爐，得到的是碳化釩(VCx)。當真空度恢復至22.7Pa，爐子不停止加熱而溫度降至1100℃時，將氮氣送至爐內并保持氮的分壓為P_N2=700～1000Pa。先恒溫滲氮2h，然后將爐溫調至1000℃再滲氮6h電爐停止加熱，在氦氣氛下冷至室溫出爐，其產品的化學組成為：78.75％V～10.5％C～7.3％N，所以又稱這種VN為VCN。

1999年王功厚等人，用V₂O₅與活性碳壓塊成型，在實驗條件下進行碳熱還原，在1673K和1.333Pa真空下先還原生成VC，隨后通入氮氣，在101325Pa氮氣壓力下滲氮1.5小時，可獲得86％V、7％C、9.069％～9.577％N、2％O樣品。為了提高氮化釩強度，在原料中加入3％鐵粉。

上述兩個過程需要高真空度，設備成本和運轉成本都比較高，并且不涉及反應過程的加熱方式。

1977年美國聯合碳化物公司在美國專利US4040814中披露，將V₂O₃和碳在1100～1500℃下還原氮化制備得到了含氮12％的氮化釩。

2001年孫朝暉等人在中國專利CN1422800A中披露，將粉末狀的釩氧化物，碳質粉劑和粘結劑混勻后壓塊，成型，再將成型后的物料連續加入制備爐，同時向制備爐通入氨氣或氮氣做反應和保護氣體，制備爐加熱到1000～1800℃，該物料在爐內發生了碳化和氮化反應，持續時間小于3小時，出爐前要在保護氣氛下冷卻到100～250℃，出爐即得氮化釩產品。

上述兩個過程沒有述及加熱方式的問題，實際上以電阻推板窯要的方式加熱。

上述兩個過程以及CN1587064中披露的過程實際上用V₂O₃為原料，如果用V₂O₅為原料，則其因為沒有預還原過程，會在670℃即其熔點附近熔化板結，妨礙后續還原過程和形成產品團結現象。而釩原料中釩的氧化態越低，原料成本越高。

1985年聯合碳化物公司的J.B.Goddard等人在美國專利US4562057中披露，以釩的高價氧化物V₂O₅或釩酸銨為原料，以混合氣體(氮氣+氨氣)為還原劑及氮化劑，先在675～700℃下預還原1h，將低熔點高價釩氧化物還原至高熔點的低價釩氧化物，之后在950℃下同時進行還原和滲氮3～4h，可獲得73.3％V、12.6％N、15.35％O的產品，然后再用碳熱還原法在1400℃左右除去其中大量的氧得碳氮化釩產品。該過程經過預還原——降溫——配料——高溫碳熱還原過程，能耗高，生產效率低，也沒有說明以何種方式加熱。

1999年I.Galesic等人(Thin?Solid?Films，349(1999)14～18)發表了用快速熱處理工藝在1100℃制備氮化釩薄膜的方法。

2000年，Prabhat?Kumar?Tripathy在J.Mater.Chem.，2001，11，691～695中披露了在1500℃以V₂O₅為原料碳熱和N₂還原制備得到了氮化釩。

上述兩個過程都是研究性質的小規模非連續過程。