[發明專利]一種高效低成本釩氮合金的制備方法

有效

• 申請號: 202111009020.1
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113774218B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張春雨
• 申請（專利權）人: 湖南眾鑫新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C22B5/10
• 分類號: C22B5/10;C22B34/22;B22F3/02;B22F9/04;C22C1/05;C22C27/02
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 李由

一種高效低成本釩氮合金的制備方法，原料主要包括如下組份：含釩氧化物或釩鹽、碳質還原劑、粘結劑、增氮劑、鐵粉、硬脂酸；包括如下步驟：步驟一，破碎；步驟二，攪拌混合；步驟三，超聲的同時進行球磨；步驟四，將球磨后的原料與粘結劑混合，并通過輥壓球機進行壓坯，使原料在輥壓球機上被壓成橢圓形球體，得球坯；步驟五，將球坯置于容器中進行預熱；步驟六，碳化反應；步驟七，氮化反應；步驟八，隨爐冷卻，即得釩氮合金。本發明方法使用方便，可以降低釩氮合金在制造時釩的消耗量，降低成本，能解決現有的釩氮合金在生產時普遍存在的生產效率較低、生產成本高、產品釩、氮含量波動大的問題。

技術領域

本發明涉及釩氮合金領域，尤其是涉及一種高效低成本釩氮合金的制備方法。

背景技術

釩可以增加鋼的強度、塑性和韌性，是鋼中重要的微合金元素，現有的釩產品大多為釩合金，主要是以釩鐵、碳化釩和碳氮化釩等合金的形式加入到鋼中。當以釩氮合金形式加入到鋼中時，可以對鋼起到同時增釩和增氮的效果，由于鋼達到同樣強度所需的釩氮合金含釩量遠小于釩鐵含釩量，因此，釩氮合金在節約釩資源、降低生產成本方面的效果遠遠好于釩鐵等釩類合金。但現有的釩氮合金在生產時普遍存在生產效率較低，且生產的成本高，同時存在釩氮合金產品釩、氮含量波動大的問題，因此，為了解決此類問題，我們提出了一種高效低成本釩氮合金的制備方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，尤其是克服現有技術中部分釩氮合金在生產時效率較低、且生產的成本高、同時存在釩氮合金產品釩、氮含量波動大的不足，提供一種高效低成本釩氮合金的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明之高效低成本釩氮合金的制備方法，按照質量百分比計，原料主要包括如下組份：含釩氧化物或釩鹽60%-70%、碳質還原劑5%-10%、粘結劑3%-5%、增氮劑2%-5%、鐵粉10%-30%、硬脂酸0.1-0.5%。各原料的質量百分比之和為100%。

優選的，所述含釩氧化物為五氧化二釩、三氧化二釩、二氧化釩中的至少一種。所述釩鹽為偏釩酸銨、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀中的至少一種。

優選的，所述碳質還原劑為石墨、石墨烯、碳粉中的至少一種。

優選的，所述粘結劑為淀粉、纖維素、聚乙烯醇中的至少一種。

優選的，所述增氮劑為尿素和氮化硅的混合物，其中尿素和氮化硅的質量比為1：0.8-1.2。研究表明，添加特定比例的尿素和氮化硅作為增氮劑，能顯著提高所得釩氮合金中的氮含量。當只采用尿素或氮化硅中的一種時，或者尿素和氮化硅的質量比不在此范圍時，所得釩氮合金中的氮含量有所降低。

研究表明，本發明在原料中添加少量硬脂酸，可以活化原料，結合特定的增氮劑，可以增加所得釩氮合金的氮含量。在制備方法中結合球磨、超聲步驟，可以降低碳化和氮化反應的溫度。

本發明之高效低成本釩氮合金的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟一，將含釩氧化物或釩鹽投入破碎機中進行破碎；

先進行破碎再球磨可以降低球磨機的損耗，并且可以使得球磨的效果更好。

步驟二，將經步驟一破碎的含釩氧化物或釩鹽、碳質還原劑、增氮劑、鐵粉、硬脂酸進行攪拌混合；

步驟三，將混合后的原料輸送進球磨機中，超聲的同時進行球磨，將原料顆粒球磨至粒徑為120-180目；

進一步，步驟三中，超聲功率為300-500W。球磨轉速為20-50轉/min。

研究表明，通過超聲配合球磨，控制原料顆粒粒徑，對原料進行活化，可以充分進行碳化反應與氮化反應，并降低碳化反應和氮化反應的溫度，縮短反應時間。