CN1974403A - 碳氮化钛纳米粉的机械激活－反应热处理制备法 - Google Patents
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Abstract
一种碳氮化钛纳米粉的机械激活－反应热处理制备法，以纳米氧化钛和纳米碳粉为原料，工艺步骤依次为配料、机械激活、(干燥)、装料、反应热处理、过筛。此法工艺简单，成本较低，容易实现规模化工业生产。通过控制碳/钛配比、机械球磨激活时间，反应热处理的温度、时间、氮气压力(或流量)等工艺因素可以合成各种碳含量的纳米碳氮化钛粉末。用此法制备的碳氮化钛粉末为球形，分散性较好，平均粒度在100nm以下，纯度达99％以上。
Description
一、技术领域本发明涉及一种碳氮化钛纳米粉的机械激活-反应热处理制备方法。
二、背景技术
碳氮化钛被广泛应用于制备机械、电子、化工、汽车制造、航空航天等领域所需要的先进陶瓷基复合材料，特别是碳氮化钛基金属陶瓷刀具材料。研究表明，碳氮化钛粉末的粒度越小，其制备的块体材料的力学性能也就越好。目前，已知的制备碳氮化钛亚微、超细及纳米粉的方法有等离子体法，如申请号为02125986.0，名称为“等离子体化学气相合成法制备碳氮化钛陶瓷粉体的工艺”的中国专利申请；燃烧合成法，如申请号为200510010013.8，名称为“亚微米级碳氮化钛粉末的燃烧合成方法”的中国专利申请；高能机械球磨法，如申请号为200510042366.6，名称为“纳米碳氮化钛粉体的制备方法”的中国专利申请；四氯化钛(TiCl4)法，如申请号为200410023706.6，名称为“碳氮化钛三元化合物粉体材料的制备方法”的中国专利申请等等。
分析上述方法，会发现它们一般具有原料成本高、工艺繁琐、合成的产物粒度较大、产量(率)较低、设备昂贵等等一种或几种缺点，因此限制了其在工业上的规模化生产。
三、发明内容
我们在申请号为200510021718.X的中国发明专利申请中，介绍了用高温碳氮化处理纳米氧化钛和纳米碳粉原料一定时间，随后球磨产物，从而制得了碳氮化钛陶瓷超细粉。经过进一步的探索，我们发现，经过对纳米原料的简单高能机械球磨激活，就可以使碳热氮化反应温度进一步降低，而且不需后续球磨就可以得到纳米级的碳氮化钛粉末。此法工艺简单，成本较低，节约能源，而且非常容易实现规模化工业生产。
本发明的原理是：对纳米原料进行机械高能球磨激活不但可以使原料混合更加均匀，而且可以使原料晶粒细化和产生晶格畸变，因此有利于后续反应热处理中原子扩散速度的提高，这对降低反应温度、缩短保温时间、减少晶粒长大几率都是有益的。
本发明提供的方法以纳米氧化钛和纳米碳粉为原料，工艺步骤如下：1、配料C、Ti摩尔比为2∶1～3∶1；2、机械激活将符合配比的纳米氧化钛/碳粉高能球磨激活(湿磨或干磨)2～6h；3、干燥湿磨料需在烘箱中烘干；4、装料将一定量球磨激活料放入碳管炉的坩埚内；5、反应热处理(1)密闭系统将碳管炉内抽到一定真空度时开始加热，至600～900℃保温0～10min，保温结束时通氮气至所需压强。碳热还原氮化温度为1200～1250℃，时间为0～2h；(2)开放系统向碳管炉内充氮气至稍大于1个标准大气压，再通流动氮气并同时升温加热。碳热还原氮化温度为1200～1300℃，时间为0～2h；6、过筛将反应热处理产物过筛得产品。
本发明提供的方法合成的产物为碳氮化钛固溶体粉末，其颗粒为球形，分散性较好，绝大多数产物粒度在50nm左右，平均产物粒度在100nm以下，纯度达99％以上(XRD图谱上无杂质峰)。
本发明具有以下优势：1、纳米原料经过机械高能球磨激活后，不但可以使后续碳热氮化反应温度降低至热力学温度左右，还能缩短保温时间。
2、通过控制碳/钛配比、机械球磨激活时间，反应热处理的温度、时间、氮气压力(或流量)等工艺因素可以合成各种碳含量的纳米碳氮化钛粉末；3、合成的碳氮化钛粉末纯度较高，颗粒细，粒径分布范围较窄；4、原料便宜，国内厂家能批量供应；5、设备、工艺简单，便于操作；6、很容易实现工业规模化生产。
四、附图说明
图1是根据本发明所提供的纳米碳氮化钛的机械激活-反应热处理制备法的一种工艺流程图。
五、具体实施方式
实施例1：本实施例中，原料为纳米氧化钛和纳米碳粉，按工艺流程图1有以下工艺步骤：(1)配料纳米碳粉和氧化钛的摩尔比为2.5∶1；(2)机械激活对原料进行高能机械球磨激活，球料重量比为30∶1，介质为无水乙醇，球磨机转速为700转/分钟，球磨时间为4h；(3)干燥湿磨料在70℃烘干，时间为24h；(4)装料称量10g激活料放入碳管炉的坩埚中；(5)反应热处理将碳管炉内抽到真空度为2.0×10-2MPa时开始以20℃/min加热，至900℃保温5min，保温结束时通氮气至压强为0.005MPa。碳热还原氮化温度为1200℃，时间为2h；(6)过筛将反应热处理产物过筛得产品。
实施例2：本实施例中，原料为纳米氧化钛和纳米碳粉，按工艺流程图1有以下工艺步骤：(1)配料纳米碳粉和氧化钛的摩尔比为2.7∶1；(2)混料对配好的原料进行高能机械球磨激活(干磨)，球料重量比为30∶1，球磨机转速为700转/分钟，球磨时间为2h；(3)装料称量10g激活原料放入碳管炉的坩锅中；
(4)反应热处理将碳管炉内充满氮气至稍大于1个标准大气压，再通流动氮气并同时以15℃/min升温加热，至1250℃后保温2h；(5)过筛将反应热处理产物过筛得产品。
Claims (1)
1.一种碳氮化钛纳米粉的机械激活-反应热处理制备法，其特征在于以纳米氧化钛/纳米碳粉为原料，其工艺步骤如下：(1)配料C、Ti摩尔比为2∶1～3∶1；(2)机械激活将配好的原料进行高能机械球磨(湿磨或干磨)激活2～6h；(3)干燥烘干湿磨料(干磨料这一步骤省略)；(4)装料将一定量激活料放入碳管炉的坩埚内；(5)反应热处理①密闭系统将碳管炉内抽到一定真空度时开始加热，至600～900℃保温0～10min，保温结束时通氮气至所需压强。碳热还原氮化温度为1200～1250℃，时间为0～2h；②开放系统向碳管炉内充氮气至稍大于1个标准大气压，再通流动氮气并同时升温加热。碳热还原氮化温度为1200～1300℃，时间为0～2h；(6)过筛将反应热处理产物过筛得产品。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101318638B (zh) * | 2008-07-15 | 2010-06-09 | 四川大学 | 一种前驱体制备纳米碳氮化钛粉体的方法 |
| CN101786612A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-07-28 | 中国地质大学（北京） | 一种TiN粉体原料及其制备方法 |
| CN101381233B (zh) * | 2008-10-10 | 2011-05-11 | 湖南科技大学 | 超细晶粒碳氮化钛基金属陶瓷的微波烧结 |
| CN104046828A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-09-17 | 四川大学 | 含高能球磨工艺的纳米多元复合晶粒长大抑制剂制备方法 |
| CN104944955A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-30 | 四川大学 | My(CXN1-X)粉体的旋转式动态连续制备方法及烧结装置 |
| CN104987075A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-10-21 | 四川大学 | (M1,M2)(CxN1-x)粉体的旋转式动态连续制备方法和旋转式动态连续烧结装置 |
| CN107282937A (zh) * | 2016-04-12 | 2017-10-24 | 海南大学 | 一种超细多元复合陶瓷粉体及其制备方法 |
| CN108315578A (zh) * | 2017-01-17 | 2018-07-24 | 海南大学 | 一种多元复合Ti(C, N)金属陶瓷及其制备方法 |
| CN108424147A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-21 | 吉林长玉特陶新材料技术股份有限公司 | 一种快速氮化生产碳氮化钛、氮化钛粉的方法 |
| CN110980667A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-10 | 株洲鸿达实业有限公司 | 一种微纳米级TiCN粉体及其制备方法与应用 |
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2006
- 2006-12-12 CN CN 200610022475 patent/CN1974403A/zh active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101318638B (zh) * | 2008-07-15 | 2010-06-09 | 四川大学 | 一种前驱体制备纳米碳氮化钛粉体的方法 |
| CN101381233B (zh) * | 2008-10-10 | 2011-05-11 | 湖南科技大学 | 超细晶粒碳氮化钛基金属陶瓷的微波烧结 |
| CN101786612A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-07-28 | 中国地质大学（北京） | 一种TiN粉体原料及其制备方法 |
| CN104046828A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-09-17 | 四川大学 | 含高能球磨工艺的纳米多元复合晶粒长大抑制剂制备方法 |
| CN104944955B (zh) * | 2015-06-09 | 2017-03-22 | 四川大学 | My(CxN1‑x)粉体的旋转式动态连续制备方法及烧结装置 |
| CN104987075A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-10-21 | 四川大学 | (M1,M2)(CxN1-x)粉体的旋转式动态连续制备方法和旋转式动态连续烧结装置 |
| CN104944955A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-30 | 四川大学 | My(CXN1-X)粉体的旋转式动态连续制备方法及烧结装置 |
| CN104987075B (zh) * | 2015-06-09 | 2019-05-21 | 四川大学 | (M1,M2)(CxN1-x)粉体的旋转式动态连续制备方法和旋转式动态连续烧结装置 |
| CN107282937A (zh) * | 2016-04-12 | 2017-10-24 | 海南大学 | 一种超细多元复合陶瓷粉体及其制备方法 |
| CN107282937B (zh) * | 2016-04-12 | 2020-08-11 | 海南大学 | 一种超细多元复合陶瓷粉体及其制备方法 |
| CN108315578A (zh) * | 2017-01-17 | 2018-07-24 | 海南大学 | 一种多元复合Ti(C, N)金属陶瓷及其制备方法 |
| CN108424147A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-21 | 吉林长玉特陶新材料技术股份有限公司 | 一种快速氮化生产碳氮化钛、氮化钛粉的方法 |
| CN110980667A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-10 | 株洲鸿达实业有限公司 | 一种微纳米级TiCN粉体及其制备方法与应用 |
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