[发明专利]一种高稳定性碳化铬粉末制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高稳定性碳化铬粉末制备方法，属碳化铬粉末的制备领域。

背景技术

碳化铬金属陶瓷是一种用途广泛的金属陶瓷粉末，碳化铬具有一系列的优点：①抗氧化性能好；②高温硬度高；③耐磨性能优异；④膨胀系数高于其他金属陶瓷材料而与钢接近；⑤抗腐蚀性能高，在各种腐蚀介质中都具有优良的抗腐蚀性能；⑥密度低，仅为碳化钨系金属陶瓷的一半左右。碳化铬粉末具有广泛的应用，特别是在热喷涂领域，碳化铬与NiCr合金形成的复合粉末是一种优良的耐高温抗氧化涂层材料。碳化铬一般有三种相，其结构分别为Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆。Cr₃C₂除了作为硬质合金生产中的添加剂细化硬质相外，也用于制备热喷涂粉末用于高温部件的耐磨防护。Cr₃C₂-NiCr粉末制备的涂层在600～850℃下具有良好的耐磨性和抗氧化性能。Cr₃C₂的晶体结构为斜方系，Cr₂₃C₆为面心立方结构，两者成份存在差异，结构也不同。长期处于高温时Cr₃C₂会分解为Cr₂₃C₆，相变时产生的应力会诱发涂层脱落，使得涂层在长期高温下的可靠性不足。另外Cr₂₃C₆涂层的摩擦系数要小于Cr₃C₂涂层，更适合在滑动摩擦环境下使用。

但是目前Cr₂₃C₆陶瓷粉的制备方法在现有技术中并没有记载，相关专利文献都集中在Cr₃C₂的制取上，常用的方法包括：

以氧化铬和碳粉为原料，在电炉或真空炉中加热至1650～1750℃，保温2～4小时获得碳化铬粉末；或者，以重铬酸铵、水合肼、纳米炭黑、酚醛树脂为原料，首先用水合肼在水溶液中还原重铬酸铵得到非晶态的纳米Cr₂O₃，然后将纳米Cr₂O₃与纳米炭黑和酚醛树脂混合，在真空炉内于800～1100℃热处理得到纳米Cr₃C₂粉末；以及，将Cr₂O₃溶解于有机物溶液中，溶液浓度为10～20％，将所得溶液在离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到含有铬的络合物和游离有机物的混合粉末，将此粉末在保护气氛中进行碳化可制得纳米碳化铬粉末。

上述方法中Cr₃C₂的制备一般采用碳还原氧化铬，或者碳与铬粉直接反应。虽然理论上可以根据Cr-C二元相图通过控制碳含量范围获得Cr₂₃C₆。但在实际制备过程中存在以下问题：1、碳与铬的反应放热量不足，反应难以充分进行；2、反应速度较慢，碳无法充分反应，主要原因是铬的熔点较高，铬与碳的反应属于固相反应，因此反应速度慢；3、反应需要温度高，时间长，制备过程耗能大，因此制备的产物反应过程不充分，粉末中存在大量的游离碳，其产物一般都是Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆三相并存，很难获得相结构纯度高的Cr₂₃C₆结构的碳化铬陶瓷粉末。

发明内容

本发明为解决现有碳化铬粉末制备过程中反应需要温度高、时间长，制备过程耗能大，很难获得相结构纯度高的Cr₂₃C₆结构的碳化铬陶瓷粉末的问题。进而提供一种高稳定性碳化铬粉末制备方法。

本发明提供的一种高稳定性碳化铬粉末制备方法的技术方案如下：

在碳粉和铬粉的混合物中加入强碳化物形成元素的粉末，获得混合粉末；

将所述混合粉末置入加热炉中加热并保温，冷却后破碎制得所述碳化铬粉末。