[发明专利]一种高效低成本钒氮合金的制备方法

说明书

一种高效低成本钒氮合金的制备方法，原料主要包括如下组份：含钒氧化物或钒盐、碳质还原剂、粘结剂、增氮剂、铁粉、硬脂酸；包括如下步骤：步骤一，破碎；步骤二，搅拌混合；步骤三，超声的同时进行球磨；步骤四，将球磨后的原料与粘结剂混合，并通过辊压球机进行压坯，使原料在辊压球机上被压成椭圆形球体，得球坯；步骤五，将球坯置于容器中进行预热；步骤六，碳化反应；步骤七，氮化反应；步骤八，随炉冷却，即得钒氮合金。本发明方法使用方便，可以降低钒氮合金在制造时钒的消耗量，降低成本，能解决现有的钒氮合金在生产时普遍存在的生产效率较低、生产成本高、产品钒、氮含量波动大的问题。

技术领域

本发明涉及钒氮合金领域，尤其是涉及一种高效低成本钒氮合金的制备方法。

背景技术

钒可以增加钢的强度、塑性和韧性，是钢中重要的微合金元素，现有的钒产品大多为钒合金，主要是以钒铁、碳化钒和碳氮化钒等合金的形式加入到钢中。当以钒氮合金形式加入到钢中时，可以对钢起到同时增钒和增氮的效果，由于钢达到同样强度所需的钒氮合金含钒量远小于钒铁含钒量，因此，钒氮合金在节约钒资源、降低生产成本方面的效果远远好于钒铁等钒类合金。但现有的钒氮合金在生产时普遍存在生产效率较低，且生产的成本高，同时存在钒氮合金产品钒、氮含量波动大的问题，因此，为了解决此类问题，我们提出了一种高效低成本钒氮合金的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，尤其是克服现有技术中部分钒氮合金在生产时效率较低、且生产的成本高、同时存在钒氮合金产品钒、氮含量波动大的不足，提供一种高效低成本钒氮合金的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明之高效低成本钒氮合金的制备方法，按照质量百分比计，原料主要包括如下组份：含钒氧化物或钒盐60%-70%、碳质还原剂5%-10%、粘结剂3%-5%、增氮剂2%-5%、铁粉10%-30%、硬脂酸0.1-0.5%。各原料的质量百分比之和为100%。

优选的，所述含钒氧化物为五氧化二钒、三氧化二钒、二氧化钒中的至少一种。所述钒盐为偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾中的至少一种。

优选的，所述碳质还原剂为石墨、石墨烯、碳粉中的至少一种。

优选的，所述粘结剂为淀粉、纤维素、聚乙烯醇中的至少一种。

优选的，所述增氮剂为尿素和氮化硅的混合物，其中尿素和氮化硅的质量比为1：0.8-1.2。研究表明，添加特定比例的尿素和氮化硅作为增氮剂，能显著提高所得钒氮合金中的氮含量。当只采用尿素或氮化硅中的一种时，或者尿素和氮化硅的质量比不在此范围时，所得钒氮合金中的氮含量有所降低。

研究表明，本发明在原料中添加少量硬脂酸，可以活化原料，结合特定的增氮剂，可以增加所得钒氮合金的氮含量。在制备方法中结合球磨、超声步骤，可以降低碳化和氮化反应的温度。

本发明之高效低成本钒氮合金的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一，将含钒氧化物或钒盐投入破碎机中进行破碎；

先进行破碎再球磨可以降低球磨机的损耗，并且可以使得球磨的效果更好。

步骤二，将经步骤一破碎的含钒氧化物或钒盐、碳质还原剂、增氮剂、铁粉、硬脂酸进行搅拌混合；

步骤三，将混合后的原料输送进球磨机中，超声的同时进行球磨，将原料颗粒球磨至粒径为120-180目；

进一步，步骤三中，超声功率为300-500W。球磨转速为20-50转/min。

研究表明，通过超声配合球磨，控制原料颗粒粒径，对原料进行活化，可以充分进行碳化反应与氮化反应，并降低碳化反应和氮化反应的温度，缩短反应时间。