KR100276110B1 - Method of producing chromium carbide powder by self-propagating high-temperature synthesis - Google Patents

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Abstract

자체 연소 반응법(Self-propagating High-temperature Synthesis)을 이용하여 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C) 분말로부터 순수한 탄화크롬(Cr3C2) 분말을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 3 : 9 : 4의 몰비로 칭량하고 희석제로 탄화크롬(Cr3C2)을 적당량 첨가하여 알루미나(Al2O3) 볼 밀에서 약 24시간 동안 엔-헥산(N-hexane)으로 습식혼합한다. 혼합된 분말을 진공 건조기 내에서 약 70℃, 24시간 동안 건조시킨 다음에 스테인레스 몰드를 이용하여 94∼565MPa의 성형 압력(=이론 밀도의 50∼70%에 대응하는 압력)을 가해서 직경 20∼30㎜, 높이 15∼25mm의 펠렛을 만든다. 이렇게 성형된 펠렛을 자체 연소 반응기 내에 위치시킨 후, 1기압의 아르곤(Ar) 가스 분위기하에서 펠렛을 점화·연소시킨다. 그런 후에, 점화된 시편을 알루미나 볼 밀에서 약 50시간 동안 밀링한후 25%의 염산(HCl) 용액으로 침출하여 산화마그네슘(MgO) 및 그 밖의 불순물을 제거시킨다. 끝으로, 약 3∼6회 세척하고 건조기 내에서 60∼70℃의 온도로 충분히 건조시킨다. 그결과, 순수한 탄화크롬(Cr3C2) 분말이 얻어진다.Method for preparing pure chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder from chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) powder by using a self-propagating high-temperature synthesis Is disclosed. According to the present invention, chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) are weighed in a molar ratio of 3: 9: 4 and chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is added as a diluent to add alumina ( Al 2 O 3 ) wet-mix in N-hexane for about 24 hours in a ball mill. The mixed powder was dried in a vacuum dryer for about 70 ° C. for 24 hours, and then subjected to a molding pressure of 94 to 565 MPa (= pressure corresponding to 50 to 70% of the theoretical density) using a stainless mold, to a diameter of 20 to 30. Pellets of 15 mm and 15 mm in height are made. The pellets thus formed are placed in a self-combustion reactor, and the pellets are ignited and burned under an atmosphere of argon (Ar) gas at 1 atmosphere. The ignited specimen is then milled in an alumina ball mill for about 50 hours and then leached with 25% hydrochloric acid (HCl) solution to remove magnesium oxide (MgO) and other impurities. Finally, it is washed about 3 to 6 times and dried sufficiently in a drier at a temperature of 60 to 70 ° C. As a result, pure chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder is obtained.

Description

자체 연소 반응법을 이용하여 탄화크롬 분말을 제조하는 방법Method for preparing chromium carbide powder using the self-burning reaction method

본 발명은 자체 연소 반응법(Self-propagating High-temperature Synthesis; 이하, SHS라 칭함)을 이용하여 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C) 분말로부터 순수한 탄화크롬(Cr3C2) 분말을 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히 마그네슘(Mg) 분말을 환원제로 이용하여 산화크롬(Cr2O3) 분말을 환원시킨후 그 부산물로서 얻은 산화마그네슘(MgO)을 염산(HCl)을 이용하여 침출시켜서 순수한 탄화크롬(Cr3C2) 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The invention provides pure chromium carbide (Cr) powder from chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) powder using a self-propagating High-temperature Synthesis (hereinafter referred to as SHS). 3 C 2 ) relates to a method for producing a powder, and in particular, magnesium oxide (MgO) obtained as a by-product after reduction of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) powder using magnesium (Mg) powder as a reducing agent, and hydrochloric acid (HCl). It is related to a method for producing pure chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder by leaching using).

일반적으로, 철강, 섬유, 제지 등의 공업에 사용되는 각종 특수 롤(roll)은 용사법(sprying)을 이용하여 모재의 표면에 용사재료를 불어 붙이고 이것을 적층함으로써 표면을 코팅하여 사용하고 있다. 이때, 모재의 표면에 적층되는 용사재료로는 초경합금, 금속 탄화물 등이 사용되고 있는데, 이들은 주로 수입에 의존하고 있는 실정이므로 개발이 시급한 실정에 있다.In general, various special rolls used in industries such as steel, fiber, paper, and the like are used by coating a surface by blowing a thermal spray material onto the surface of a base material by using a spraying method. At this time, cemented carbide, metal carbide, etc. are used as a thermal spraying material laminated on the surface of the base material, and these are mainly urgently developed, and thus are urgently developed.

기계적 성질이 우수하여 고경도재, 내식성 재료 및 플라즈마 용사법, 금속 용사법, 제이(J)-건 용사법 등의 용사재료로 쓰이는 탄화크롬(Cr3C2)은 제조방법이 어려울뿐만 아니라 그 생산단가 또한 매우 높아서 재료를 보다 경제적으로 제조하는 것이 요구된다.Chromium carbide (Cr 3 C 2 ), which is used for high hardness materials, corrosion resistant materials, and thermal spraying methods such as plasma spraying, metal spraying, and J-gun spraying, is not only difficult to manufacture but also costly to produce. It is so high that it is required to manufacture the material more economically.

현재까지, 상기한 바와 같은 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법은 여러 가지가 알려져왔으나, 기존의 제조방법은 복잡하고 고온 반응로 또는 진공 반응기를 필요로 하며 다량의 에너지를 소비하므로 경제성이 없다는 결점을 가지고 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 잇점을 갖고 있는 탄화크롬(Cr3C2) 분말을 동일한 반응기내에서 경제적으로 제조하는 방법을 개발해내는 것이 중요한 과제로 대두 되었다.Until now, there have been known a number of methods for producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder as described above, but the conventional manufacturing method is complicated and requires a high temperature reactor or a vacuum reactor, and consumes a large amount of energy, so it is economical. There is a drawback to this. Therefore, it has become an important task to develop a method for economically producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder having the advantages described above in the same reactor.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자체 연소 반응법에서 마그네슘(Mg) 분말을 환원제로 이용하여 원료 분말인 산화크롬(Cr2O3) 분말을 환원시킨 후 그 부산물로서 얻은 산화마그네슘(MgO)을 염산(HCl)을 이용하여 침출시킴으로서, 순수한 탄화크롬(Cr3C2) 분말을 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention by using a magnesium (Mg) powder as a reducing agent in the self-combustion reaction to the raw material powder of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) powder After reduction, magnesium oxide (MgO) obtained as a by-product is leached with hydrochloric acid (HCl) to provide a method for economically preparing pure chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder.

도 1은 본 발명에 따른 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조 공정도,1 is a manufacturing process chart of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder according to the present invention,

도 2는 본 발명을 수행하는데 사용되는 자체 연소 반응기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,2 is a schematic representation of the configuration of a self-burning reactor used to carry out the present invention;

도 3은 희석제의 양에 따른 연소 온도의 변화를 나타낸 그래프, 그리고3 is a graph showing the change in combustion temperature according to the amount of diluent, and

도 4는 25% 염산(HCl) 용액으로 침출시킨후 최종 생성된 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 Ⅹ-선 패턴 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the X-ray pattern results of the final chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder after leaching with 25% hydrochloric acid (HCl) solution.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 예열로 12 : 그린 펠렛10: preheat 12: green pellets

14 : 열전대 16 : 데이터 수집기14: Thermocouple 16: Data Collector

20 : 컴퓨터 22 : 텅스텐(W) 필라멘트20 computer 22 tungsten (W) filament

24 : 전력 공급원 26 : 내열 유리24: power supply 26: heat-resistant glass

28 : 진공 펌프 30 : 불활성 가스 공급원28 vacuum pump 30 inert gas supply source

32 : 통기구 34 : 냉각 장치32: vent 34: cooling device

36 : 적외선 온도계 100 : 자체 연소 반응기36: infrared thermometer 100: self-burning reactor

102 : 반응기 챔버102: reactor chamber

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 혼합하는 단계(S1);Mixing chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) (S1);

상기 단계(S1)에서 형성된 혼합물을 1차 건조시키는 단계(S2);First drying the mixture formed in the step S1 (S2);

1차 건조된 혼합물을 펠렛으로 성형하는 단계(S3);Molding the first dried mixture into pellets (S3);

상기 펠렛을 자체 연소 반응기의 반응기 챔버 내로 장입하여 연소시키는 단계(S4);Charging the pellets into a reactor chamber of a self-combustion reactor to burn (S4);

상기 단계(S4)에서 만들어진 연소 생성물을 상기 반응기 챔버로부터 취출하여 상기 연소 생성물로부터 중간상인 산화마그네슘(MgO)을 침출시키는 단계(S5);Taking out the combustion product produced in the step (S4) from the reactor chamber and leaching magnesium oxide (MgO), which is an intermediate phase, from the combustion product (S5);

상기 단계(S5)후에 생성된 생성물을 충분히 세척한후 2차 건조시키는 단계(S6)를 포함하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder comprising the step (S6) of washing the product produced after the step (S5) sufficiently after the second drying (S6).

이하, 첨부된 도면들을 참조로하여 본 발명에 따른 순수한 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조 공정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process for preparing pure chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder according to the present invention with reference to the accompanying drawings in more detail.

먼저, 도 2는 본 발명을 수행하는데 사용되는 자체 연소 반응기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 자체 연소 반응기(100)는 주로 반응기 챔버(102) 및 그 주변 장치로 구성된다. 자체 연소 반응기(100)는 반응기 챔버(102)내에 진공 또는 불활성 가스 분위기를 조성하고 반응기 챔버(102) 내에 위치하는 시편을 점화시킬 수 있는 구조라면 어떠한 형태라도 무방하다.First, FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a self-burning reactor used to carry out the present invention. Referring to FIG. 2, the self-burning reactor 100 mainly consists of the reactor chamber 102 and its peripheral devices. The self-burning reactor 100 may have any structure as long as it can create a vacuum or inert gas atmosphere in the reactor chamber 102 and ignite the specimen located in the reactor chamber 102.

자체 연소 반응기(100)의 반응기 챔버(102) 내부 중앙에는 예열 로(10)가 위치한다. 바람직하게는, 예열로(10)는 직경 30cm, 길이 40cm의 원통형으로 이루어진다. 예열로(10) 내에는 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)로 이루어진 그린 펠렛(green pellet)(12)이 위치된다. 예열로(10)의 일측에는 예열로(10) 내에서 연소될 그린 펠렛(12)의 온도를 측정하기 위한 열전대(14)가 장착된다. 열전대(14)는 데이터 수집기(16)를 거쳐서 컴퓨터(20)에 전기적으로 접속된다.The preheating furnace 10 is located in the center of the reactor chamber 102 of the self-burning reactor 100. Preferably, the preheating furnace 10 has a cylindrical shape of 30 cm in diameter and 40 cm in length. In the preheating furnace 10, a green pellet 12 composed of chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) is located. One side of the preheating furnace 10 is equipped with a thermocouple 14 for measuring the temperature of the green pellet 12 to be burned in the preheating furnace 10. Thermocouple 14 is electrically connected to computer 20 via data collector 16.

반응기 챔버(102) 내에서, 예열로(10)의 바로 윗쪽에는 예열로(10) 내에 위치된 그린 펠렛(12)을 점화시키기 위한 텅스텐 필라멘트(22)가 위치한다. 텅스텐 필라멘트(22)는 반응기 챔버(102) 외부에 위치된 전력 공급원(24)으로부터 전류를 인가받는다. 반응기 챔버(102)의 일측벽에는 개폐 가능한 디스크 형상의 내열 유리(26)가 위치한다. 내열 유리(26)는 필요에 따라 개폐되면서 그린 펠렛(12)의 투입구 및 배출구 기능을 수행하며, 작업자로 하여금 내열 유리(26)를 통해서 육안으로 그린 펠렛(12)의 연소상태를 확인할 수 있게 한다.Within the reactor chamber 102, tungsten filaments 22 for igniting the green pellets 12 located in the preheater 10 are located just above the preheater 10. Tungsten filament 22 receives current from a power source 24 located outside the reactor chamber 102. On one side wall of the reactor chamber 102 is a heat-resistant glass 26 of a disc shape that can be opened and closed. The heat-resistant glass 26 performs the inlet and outlet of the green pellet 12 while opening and closing as needed, and allows the operator to check the combustion state of the green pellet 12 with the naked eye through the heat-resistant glass 26. .

반응기 챔버(102)의 하단에는 반응기 챔버(102) 내에 진공을 조성하기 위한 진공 호스(29)가 연결된다. 진공 호스(29)는 반응기 챔버(102) 외부에 위치하는 진공 펌프(28)까지 연장된다. 진공 펌프(28)는 필요에 따라서 반응기 챔버(102) 내의 공기를 빼내어 진공을 조성한다. 또한, 반응기 챔버(102)의 하단에는 반응기 챔버(102) 내로 불활성 가스를 도입하기 위한 불활성 가스 공급용 호스(31)가 연결된다. 불활성 가스 공급용 호스(31)는 반응기 챔버(102) 외부에 위치하는 불활성 가스 공급원(30)까지 연장된다. 불활성 가스 공급원(30)은 필요에 따라서 반응기 챔버(102) 내로 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 제공한다. 또한, 반응기 챔버(102)의 하단 일측에 형성된 통기구(32)는 반응기 챔버(102)의 압력을 일정하게 유지하거나 또는 내열 유리(26)를 여는 경우에 반응기 챔버(102) 내의 압력을 외부로 배출시킨다.At the bottom of the reactor chamber 102 is connected a vacuum hose 29 for establishing a vacuum in the reactor chamber 102. The vacuum hose 29 extends to a vacuum pump 28 located outside the reactor chamber 102. The vacuum pump 28 draws air in the reactor chamber 102 as needed to create a vacuum. In addition, an inert gas supply hose 31 for introducing an inert gas into the reactor chamber 102 is connected to a lower end of the reactor chamber 102. The inert gas supply hose 31 extends to an inert gas supply source 30 located outside the reactor chamber 102. Inert gas source 30 provides an inert gas, such as argon (Ar), into reactor chamber 102 as needed. In addition, the vent 32 formed on one side of the lower end of the reactor chamber 102 maintains a constant pressure in the reactor chamber 102 or discharges the pressure in the reactor chamber 102 to the outside when the heat-resistant glass 26 is opened. Let's do it.

반응기 챔버(102)의 내측 상하부에는 반응기 챔버(102) 내의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉각 장치(34)가 설치된다. 반응기 챔버(102)의 외부 윗쪽에는 반응기 챔버(102) 내에 조성된 진공 상태를 알리기 위한 진공 계기판(36)이 설치된다.Cooling devices 34 for maintaining a constant temperature in the reactor chamber 102 are installed in the upper and lower portions of the reactor chamber 102. Above the outer side of the reactor chamber 102, a vacuum instrument panel 36 is provided for notifying the vacuum state formed in the reactor chamber 102.

한편, 도 1은 본 발명에 따른 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조 공정도이다. 도 1 및 2를 참조하여 전술한 바와 같은 자체 연소 반응기(100)를 이용하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조 공정을 설명한다.1 is a manufacturing process chart of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder according to the present invention. A process for producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder using the self-burning reactor 100 as described above with reference to FIGS. 1 and 2 will be described.

본 발명은 원료물질인 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 일정 몰비로 혼합한 뒤 SHS에 의해 탄화크롬(Cr3C2) 분말을 얻는 방법이다. 본 발명에서 이용하는 SHS는, 일반적으로 고체와 고체간의 화학적 반응이 발열 반응임을 이용하여, 외부로부터의 에너지 공급없이, 소재의 점화후에 자체적인 화학 반응열을 이용하여 소재를 합성하는 자체 연소 반응법이다. 다시 말해서, SHS는 일반적으로 합성하기 어려운 세라믹 시료를 시료자체의 발열량을 이용하여 수 초만에 고온(1,500∼4,000℃)에서 합성하므로, 소결성이 좋은 고순도의 화합물을 얻는 합성방법이다.The present invention is a method of obtaining chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder by SHS after mixing the raw material chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) in a certain molar ratio. In general, the SHS used in the present invention is a self-combustion reaction method in which a chemical reaction between a solid and a solid is an exothermic reaction and synthesizes a material using its own heat of chemical reaction after ignition of the material without supplying energy from the outside. In other words, SHS synthesizes a ceramic sample, which is generally difficult to synthesize, at a high temperature (1,500 to 4,000 ° C.) in a few seconds using the calorific value of the sample itself, and thus is a synthesis method for obtaining a high purity compound having good sinterability.

본 발명에서 출발재료로 사용되는 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)는 다음의표 12에 나타낸 바와 같은 특성과 화학조성을 갖는다.Chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) used as starting materials in the present invention have properties and chemical compositions as shown in Tables 1 and 2 below.

표 1. 출발재료의 특성Table 1. Properties of Starting Materials

출발재료Starting material 평균 입도(μm)Average particle size (μm) 순도(%)water(%) 공급원Source Cr2O3 Cr 2 O 3 1One 99.099.0 대만약리화학(주)Taiwan Pharmacological Chemical 석탄Coal 0.50.5 99.999.9 AldrichAldrich MgMg 1010 99.899.8 --

표 2. 출발재료의 화학조성Table 2. Chemical Composition of Starting Materials

원소출발재료Elemental Starting Material 불순물(%)impurities(%) AlAl CaCa FeFe NaNa CdCD SiSi MnMn KK TiTi Cr2O3 Cr 2 O 3 0.150.15 0.080.08 0.320.32 0.150.15 -- -- 0.10.1 0.150.15 0.050.05 석탄Coal -- 0.020.02 0.010.01 -- 0.0250.025 0.030.03 0.0040.004 0.0060.006 0.0050.005 MgMg 0.0450.045 0.0360.036 0.0230.023 -- -- 0.0310.031 0.0090.009 0.0560.056 --

이때, 탄소(C)로는 석탄이 사용된다.At this time, coal is used as carbon (C).

상기 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 마련한 후에는, 하기 반응식(Ⅰ)과 같이 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 일정한 조성비로 균일하게 혼합한다.The chromium oxide (Cr 2 O 3), magnesium (Mg), and then provided with a carbon (C), the following scheme of chromium oxide, such as (Ⅰ) (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg), and carbon (C) Mix uniformly at a constant composition ratio.

3Cr2O3+ 9Mg + 4C = 2Cr3C2+ 9MgO ━━ (Ⅰ)3Cr 2 O 3 + 9Mg + 4C = 2Cr 3 C 2 + 9MgO ━━ (Ⅰ)

상기 반응에서 발생되는 발열량은 매우 높아서 반응시 시료가 비산되어 연소온도 및 속도를 측정할 수 없기 때문에 희석제(Cr3C2)를 첨가한다. 즉, 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 3 : 9 : 4의 몰비로 칭량하고 탄화크롬(Cr3C2)을 희석제로 적당량 첨가하여 균일하게 혼합한다. 도 3은 희석제의 양에 따른 연소 온도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 희석제의 양이 증가할수록 연소온도가 낮아짐을 알 수 있고, 냉각속도가 느려짐을 알 수 있다.Since the calorific value generated in the reaction is very high and the sample is scattered during the reaction, the combustion temperature and rate cannot be measured, and thus a diluent (Cr 3 C 2 ) is added. That is, chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) are weighed in a molar ratio of 3: 9: 4, and an appropriate amount of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is added as a diluent and mixed uniformly. 3 is a graph showing the change in combustion temperature according to the amount of diluent. 3, it can be seen that as the amount of diluent increases, the combustion temperature is lowered, and the cooling rate is lowered.

산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 혼합한 후에는, 알루미나(Al2O3) 볼을 사용하여 약 24시간 동안 N-헥산으로 습식혼합하여 밀링하였다.After mixing chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C), milling was performed by wet mixing with N-hexane for about 24 hours using an alumina (Al 2 O 3 ) ball.

다음으로, 혼합된 분말은 공기중에서 산화하기 쉬우므로, 진공 건조기 내에서 약 70℃의 온도로 24시간동안 건조를 시킨다. 그런 후에는, 스테인레스 몰드를 이용하여 이론 밀도의 50∼70%에 달하는 94∼565MPa의 성형압력을 건조 분말에 가하여 압축시킨다. 이에 의해, 직경 20∼30mm, 높이 15∼25mm의 예비 성형체를 만든후에는 자체 연소 반응기(100)내에서 예비 성형체를 예열 및 연소시킨다.Next, since the mixed powder is easy to oxidize in the air, it is dried for 24 hours at a temperature of about 70 ℃ in a vacuum dryer. Thereafter, using a stainless mold, a compacting pressure of 94 to 565 MPa, which reaches 50 to 70% of the theoretical density, is applied to the dry powder and compressed. Thus, after the preforms having a diameter of 20 to 30 mm and a height of 15 to 25 mm are made, the preforms are preheated and burned in the internal combustion reactor 100.

이를 위해서, 자체 연소 반응기(100)의 내열 유리(26)를 열고 압축된 혼합물로 이루어진 그린 펠렛(12)을 반응기 챔버(102) 내로 장입한다. 즉, 그린 펠렛(12)을 예열로(10) 내에 위치시킨다. 이러한 상태하에서 내열 유리(26)를 닫은 후, 진공 펌프(28)를 작동시켜서 반응기 챔버(102)내에 진공을 조성하거나, 또는 불활성 가스 공급원(30)을 작동시켜서 반응기 챔버(102) 내로 불활성 가스, 바람직하게는 아르곤(Ar) 가스를 도입시킨다. 1기압의 아르곤(Ar) 분위기가 조성된 후에는, 내열 유리(26)를 닫고, 전력 공급원(24)으로부터 텅스텐 필라멘트(22)로 전류를 인가하여 그린 펠렛(12)을 400℃의 온도로 예열한다. 충분한 예열이 이루어진 후에는, 그린 펠렛(12)을 점화 및 연소시키기에 충분한 양만큼의 전류를 전력 공급원(24)으로부터 텅스텐 필라멘트(22)로 인가하여 그린 펠렛(12)을 점화 및 연소시킨다.To this end, the heat-resistant glass 26 of the self-combustion reactor 100 is opened and green pellets 12 made of the compressed mixture are charged into the reactor chamber 102. That is, the green pellet 12 is located in the preheating furnace 10. Under this condition, after closing the heat-resistant glass 26, the vacuum pump 28 is operated to create a vacuum in the reactor chamber 102, or the inert gas source 30 is operated to inert gas, into the reactor chamber 102, Preferably argon (Ar) gas is introduced. After the argon (Ar) atmosphere of 1 atmosphere is formed, the heat-resistant glass 26 is closed, and a preheating of the green pellet 12 to a temperature of 400 ° C is applied by applying a current from the power supply source 24 to the tungsten filament 22. do. After sufficient preheating has occurred, a sufficient amount of current is applied from the power supply 24 to the tungsten filament 22 to ignite and burn the green pellet 12 to ignite and burn the green pellet 12.

다음에는, 점화된 시편을 반응기 챔버(102)로부터 취출한후 알루미나(Al2O3)볼을 사용하여 약 50시간 동안 밀링한다. 그런 후에는, 25% 염산(HCl) 용액으로 산화마그네슘(MgO) 및 그밖의 불순물을 침출 제거시켜서 원하는 생성물을 얻는다.Next, the ignited specimen is taken out of the reactor chamber 102 and then milled for about 50 hours using an alumina (Al 2 O 3 ) ball. Thereafter, magnesium oxide (MgO) and other impurities are leached off with a 25% hydrochloric acid (HCl) solution to obtain the desired product.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 간략하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be briefly described.

실시 예Example

원료 물질로서 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 상기 반응식(Ⅰ)에 따라서 혼합한다. 이때, 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 3 : 9 : 4의 몰비로 칭량하고 희석제로 탄화크롬(Cr3C2)을 적당량 첨가하여 알루미나(Al2O3) 볼 밀에서 약 24시간 동안 엔-헥산(N-hexane)으로 습식혼합하였다.Chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) are mixed according to the above reaction formula (I) as raw materials. At this time, chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) are weighed in a molar ratio of 3: 9: 4 and an appropriate amount of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is added as a diluent to alumina (Al 2 O 3 ) Wet mixing with N-hexane in a ball mill for about 24 hours.

혼합된 분말은 공기중에서 산화하기 쉬우므로, 진공 건조기 내에서 약 70℃, 24시간 동안 건조시킨 다음에 스테인레스 몰드를 이용하여 94∼565MPa의 성형 압력(=이론 밀도의 50∼70%에 대응하는 압력)을 가해서 직경 20∼30㎜, 높이 15∼25mm의 펠렛을 만든다. 이렇게 성형된 펠렛을 자체 연소 반응기 내에 위치시킨 후, 불활성 가스 분위기, 바람직하게는 1기압의 아르곤(Ar) 가스 분위기하에서 펠렛을 점화·연소시킨다. 그런 후에, 점화된 시편을 알루미나 볼 밀에서 약 50시간 동안 밀링한후 25%의 염산(HCl) 용액으로 침출하여 산화마그네슘(MgO) 및 그 밖의 불순물을 제거시킨다. 다음에는, 약 3∼6회 세척하고 건조기 내에서 60∼70℃의 온도로 충분히 2차 건조시킨다. 이때 생성된 시료를 엑스선 회절법(X-Ray Diffraction)을 이용하여 분석한다.Since the mixed powder is easy to oxidize in air, it is dried in a vacuum dryer for about 70 ° C. for 24 hours and then using a stainless mold to form a molding pressure of 94 to 565 MPa (= 50 to 70% of the theoretical density). ) To make pellets with a diameter of 20 to 30 mm and a height of 15 to 25 mm. After the pellets thus shaped are placed in a self-combustion reactor, the pellets are ignited and burned in an inert gas atmosphere, preferably in an argon (Ar) gas atmosphere of 1 atmosphere. The ignited specimen is then milled in an alumina ball mill for about 50 hours and then leached with 25% hydrochloric acid (HCl) solution to remove magnesium oxide (MgO) and other impurities. Next, it wash | cleans about 3-6 times, and fully makes it dry 2nd degree to 60-70 degreeC in a dryer. The generated sample is analyzed by X-ray diffraction (X-Ray Diffraction).

도 4는 25% 염산(HCl) 용액으로 침출시킨후 최종 생성된 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 Ⅹ-선 패턴 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조하면, 순수한 탄화크롬(Cr3C2)이 얻어짐을 확인할 수 있다.Figure 4 is a graph showing the X-ray pattern results of the final chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder after leaching with 25% hydrochloric acid (HCl) solution. 4, it can be seen that pure chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is obtained.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법에서는, 산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 일정한 몰비로 칭량하고 희석제로 탄화크롬(Cr3C2)을 적당량 첨가하여 이들의 혼합물을 만든 다음, 진공건조기 내에서 건조시킨후 예비 성형체를 만들어 자체 연소 반응기 내에서 점화·연소시킨다. 따라서, 기존의 탄화크롬(Cr3C2) 분말 제조방법에서 요구되는 고온 반응로가 불필요해지고, 제조 공정이 단순해진다. 즉, 기존의 제조기술은 고진공, 고온의 로를 요구하는데 비해서, 본 제조방법에서는 이러한 설비가 없어도 동일한 품질 또는 그 이상의 품질을 갖는 탄화크롬(Cr3C2)을 제조할 수 있다. 또한, 자체 발열량에 의해서 반응물의 연소 반응이 자동적으로 진행되므로 에너지 효율이 높고 경제적이다.As mentioned above, in the method for preparing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder according to the present invention, chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) are weighed in a constant molar ratio and the diluent An appropriate amount of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is added to form a mixture thereof, followed by drying in a vacuum dryer, followed by ignition and combustion in a self-combustion reactor. Therefore, the high temperature reactor required by the conventional chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder production method is unnecessary, and the manufacturing process is simplified. That is, the existing manufacturing technology requires a high vacuum, high temperature furnace, the present manufacturing method can produce chromium carbide (Cr 3 C 2 ) having the same or higher quality without such equipment. In addition, the combustion reaction of the reactant proceeds automatically by the self-heating amount is high energy efficiency and economical.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.

Claims (6)

산화크롬(Cr2O3), 마그네슘(Mg) 및 탄소(C)를 혼합하는 단계(S1);Mixing chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium (Mg) and carbon (C) (S1); 상기 단계(S1)에서 형성된 혼합물을 1차 건조시키는 단계(S2);First drying the mixture formed in the step S1 (S2); 1차 건조된 혼합물을 펠렛으로 성형하는 단계(S3);Molding the first dried mixture into pellets (S3); 상기 펠렛을 자체 연소 반응기의 반응기 챔버 내로 장입하여 연소시키는 단계(S4);Charging the pellets into a reactor chamber of a self-combustion reactor to burn (S4); 상기 단계(S4)에서 만들어진 연소 생성물을 상기 반응기 챔버로부터 취출하여 상기 연소 생성물로부터 중간상인 산화마그네슘(MgO)을 침출시키는 단계(S5);Taking out the combustion product made in the step (S4) from the reactor chamber and leaching magnesium oxide (MgO), which is an intermediate phase, from the combustion product (S5); 상기 단계(S5)후에 생성된 생성물을 충분히 세척한후 2차 건조시키는 단계(S6)를 포함하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법.Method for producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder comprising the step (S6) of washing the product produced after the step (S5) sufficiently after the second drying (S6). 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S1)에서는, 상기 산화크롬(Cr2O3), 상기 마그네슘(Mg) 및 상기 탄소(C)를 3 : 9 : 4의 몰비로 칭량하고 희석제를 소정의 양만큼 첨가하여 알루미나 볼 밀에서 24시간 동안 습식혼합하는 것을 특징으로 하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법.The method according to claim 1, wherein in step S1, the chromium oxide (Cr 2 O 3 ), the magnesium (Mg) and the carbon (C) are weighed in a molar ratio of 3: 9: 4 and the diluent is added in a predetermined amount. Method for producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder, characterized in that the wet mixing for 24 hours by adding as much as added. 제 2 항에 있어서, 상기 희석제가 탄화크롬(Cr3C2)인 것을 특징으로 하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법.The method of claim 2 wherein the chromium carbide (Cr 3 C 2) process for producing a powder, characterized in that the diluent is a chromium carbide (Cr 3 C 2). 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S2)에서는, 상기 혼합물에 94∼565MPa의 압력을 가해서 직경 20∼30㎜, 높이 15∼25mm의 펠렛을 만드는 것을 특징으로 하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법.The chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder according to claim 1, wherein in step S2, pellets having a diameter of 20 to 30 mm and a height of 15 to 25 mm are made by applying a pressure of 94 to 565 MPa to the mixture. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S5)에서는, 상기 산화마그네슘(MgO)을 25%의 염산(HCl)을 혼합하여 침출시키는 것을 특징으로 하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the step (S5), process for producing a chromium carbide (Cr 3 C 2) powder of the magnesium oxide (MgO) characterized by leaching a mixture of hydrochloric acid (HCl) of 25%. 제 1 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스 분위기가 조성되는 것을 특징으로 하는 탄화크롬(Cr3C2) 분말의 제조방법.The method for producing chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder according to any one of claims 1 to 5, wherein an argon (Ar) gas atmosphere is formed in the reactor chamber.
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