[發(fā)明專利]一種氮化釩/氮化鉻復(fù)合粉末的制備方法及其在聚合磨料中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110656231.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113336201A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙志偉;王榮生;王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇鋒芒復(fù)合材料科技集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;B24D3/28
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王敏

本發(fā)明涉及磨削技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化釩/氮化鉻復(fù)合粉末的制備方法及其在聚合磨料中的應(yīng)用。其技術(shù)要點(diǎn)如下，S1、將碳還原劑、納米氧化釩和納米氧化鉻球磨混合均勻，得到混合粉末；S2、將所述步驟S1中得到的混合粉末進(jìn)行干燥；S3、將所述步驟S2中得到的混合粉末在氮?dú)獾姆諊挛⒉訜?0~120min，微波加熱功率為600~1100W。本發(fā)明通過梯度微波加熱法制備得到的氮化釩/氮化鉻復(fù)合粉末，純度高，顆粒均勻；將其應(yīng)用于聚合磨料中，作為殼層材料，大幅提高抗折強(qiáng)度，進(jìn)而提高磨削效率，延長聚合磨料使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磨削技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化釩/氮化鉻復(fù)合粉末的制 備方法及其在聚合磨料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

過渡金屬氮化物是一類金屬間充型化合物，兼具有共價化合物、離子 晶體和過渡金屬的性質(zhì)。此類氮化物大多具有高硬度、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和 優(yōu)異的耐腐蝕等性能，這些性能與金屬材料有很大差異，更趨向于陶瓷材 料的性能。但是這類材料又具有類似金屬的電和磁性能，往往具有良好的 導(dǎo)電性。由于這些特殊的性能，這類材料被廣泛應(yīng)用于高強(qiáng)度工具涂層材 料、鉆探材料、切削材料及催化材料。

然而，傳統(tǒng)氮化釩(鉻)的制備往往需要高溫(＞1300℃)和較長的 氮化時間(＞10h)，整個制備過程周期長且能耗高。并且，長時間的高溫 反應(yīng)過程往往導(dǎo)致粉末顆粒的快速長大。因此，傳統(tǒng)制備方法往往難以制 備納米級的氮化物粉末。目前市售的氮化釩(氮化鉻)粉末通常為微米級， 并且單一的氮化釩(鉻)粉末無法滿足其在現(xiàn)代工業(yè)的迫切需求。

有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類材料多年 豐富經(jīng)驗及專業(yè)知識，配合理論分析，加以研究創(chuàng)新，開發(fā)一種氮化釩/氮 化鉻復(fù)合粉末的制備方法及其在聚合磨料中的應(yīng)用，采用梯度微波加熱的 方法，在降低合成溫度的同時，獲得一種純度更高、形態(tài)均勻的納米級氮 化釩/氮化鉻復(fù)合粉末。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的是提供一種氮化釩/氮化鉻復(fù)合粉末的制備方法， 采用梯度微波加熱的方式，獲得一種純度更高、形態(tài)更均勻的納米級氮化 釩/氮化鉻粉末。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種氮化釩/氮化鉻復(fù)合粉末的制備方法，包括如下操作 步驟：

S1、將碳還原劑、納米氧化釩和納米氧化鉻球磨混合均勻，得到混合 粉末；

S2、將步驟S1中得到的混合粉末進(jìn)行干燥；

S3、將步驟S2中得到的混合粉末在氮?dú)獾姆諊挛⒉訜?0～120min， 微波加熱功率為600～1100W。

本發(fā)明以納米氧化釩和納米氧化鉻為釩和鉻源，以納米碳黑為碳源， 采用微波加熱原位還原氮化工藝合成納米氮化釩/鉻粉末。由于原料為納米 級粉末，其具有較高的比表面積、顆粒之間的接觸面積較大、界面原子數(shù) 較多、界面區(qū)域原子擴(kuò)散系數(shù)較高，使得納米材料具有較高的化學(xué)活性， 可以加速碳熱還原氮化反應(yīng)的進(jìn)行。并且，微波加熱具有加熱速度快、加 熱均勻、熱效率高、安全、清潔、無污染等眾多優(yōu)點(diǎn)，是最佳的加熱途徑 之一。同時，五氧化二釩和各種形式的碳是良好的吸波材料，由于納米粉 末處于表面的原子數(shù)較多，表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵， 具有不飽和性質(zhì)，易與其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來，故具有很大的化學(xué)活 性；并且納米粒子直徑小，減少了碳、氮原子向基體內(nèi)部擴(kuò)散的距離，在 微波加熱“非熱效應(yīng)”的作用下加速了反應(yīng)的進(jìn)行從而降低了反應(yīng)的溫度。

進(jìn)一步的，步驟S3中的微波加熱分為三個梯度加熱。由于氧化鉻和氧 化釩在碳還原劑的存在下生成氮化鉻和氮化釩的反應(yīng)是一種逐級的還原反 應(yīng)，在不同的還原階段，需要不同的加熱溫度，若溫度過高或過低都會影 響其反應(yīng)的正向進(jìn)行，因此采用梯度加熱的方式，能夠使整個還原反應(yīng)過 程都在最適宜的溫度下進(jìn)行，避免了雜晶的產(chǎn)生，提高了氮化鉻/氮化釩復(fù) 合粉末的純度，同時節(jié)約能源。