专利摘要

本发明提供了一种纳米碳化铬粉末的制备方法，属于纳米金属碳化物粉体制备技术领域。使用重铬酸铵、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。本发明的优点在于：实现了碳化铬粉末粒度可控，工艺、设备简单，适用于工业化生产。

权利要求

1、一种纳米碳化铬粉末的制备方法，其特征在于：

a、液相合成非晶态的纳米Cr₂O₃粉末

将重铬酸铵溶解于去离子水中，配置成1～3mol/L的水溶液并注入反应釜中，加热至40～80℃，加入水合肼反应生成墨绿色胶状沉淀，将沉淀直接抽滤，在120～150℃的温度下干燥，得到浅绿色非晶态的纳米Cr₂O₃粉末，其比表面＞30m²/g，小角度X射线散射检测平均粒径＜40nm；

b、配置酚醛树脂乙醇溶液

将醇溶性酚醛树脂加入无水乙醇，加热溶液至酚醛树脂完全溶于无水乙醇，配置为0.1～0.5g/ml的酚醛树脂的乙醇溶液；

c、球磨

每kg纳米Cr₂O₃粉末中添加200～350g纳米炭黑，并加入250～350ml浓度为0.1～0.5g/ml的酚醛树脂乙醇溶液作为球磨介质，在行星式球磨机中球磨2～8小时，球磨后混合料在真空烘箱内以90～110℃温度干燥1～2小时；

d、真空碳化

将混合料在真空炉内，在800～1000℃的温度下热处理30～120分钟，得到纳米Cr₃C₂粉末，其平均粒度＜100nm，含炭量13.2～13.4％，游离碳含量不超过0.15％；

e、产品处理

出炉后产品以每kg Cr₃C₂粉末加入250～350ml工业酒精，在行星式球磨机内球磨2～8小时，取出料经干燥，过筛，真空包装。

说明书

技术领域

本发明属于纳米金属碳化物粉体制备技术领域，特别是提供了一种纳米碳化铬粉末的制备方法。

背景技术

Cr₃C₂粉末在粉末冶金行业中具有广泛的用途，例如在制备碳化钨基超细硬质合金时，Cr₃C₂粉末可作为高效的晶粒长大抑制剂且不影响合金强度。又如Cr₃C₂-NiCr涂层具有很高的抗高温氧化、抗腐蚀、耐磨性能。

制备Cr₃C₂粉末的传统方法是将Cr氧化物与固体碳混合球磨，然后将混合料进行碳化。由于传统方法使用原理粒度粗，碳化温度高，碳化时间长，制备的Cr₃C₂粉末的粒度较粗，一般为2～5μm。随着材料科学的发展，对纳米级Cr₃C₂粉末的需求越来越大，例如：超细硬质合金晶粒长大抑制剂用Cr₃C₂粉末要求其粒度达到纳米级，与纳米WC粉末相当，才能保证添加抑制剂混合料均匀性，才能充分发挥Cr₃C₂对WC晶粒长大抑制的效果。另外，纳米Cr₃C₂基涂层比常规涂层有更高的硬度和耐磨性。因此，纳米Cr₃C₂粉末的制备具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米碳化铬粉末的制备方法，实现了碳化铬粉末粒度可控，适用于工业化生产。

本发明使用重铬酸铵((NH₄)₂Cr₂O₇)、水合肼(H₂N·H₂N·H₂O)、纳米炭黑、酚醛树脂(PF)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。具体制备工艺为：

1.液相合成非晶态的纳米Cr₂O₃粉末

将重铬酸铵溶解于去离子水中，配置成1～3mol/L的水溶液并注入反应釜中，加热至40～80℃，加入水合肼反应生成墨绿色胶状沉淀，将沉淀直接抽滤，在120～150℃的温度下干燥得到浅绿色非晶态的纳米Cr₂O₃粉末，其比表面(BET)＞30m²/g，小角度X射线散射(SAXS)检测平均粒径＜40nm。

2.配置酚醛树脂乙醇溶液

将醇溶性酚醛树脂加入无水乙醇，加热溶液至酚醛树脂完全溶于无水乙醇，配置为0.1～0.5g/ml的酚醛树脂的乙醇溶液。

3.球磨

每kg纳米Cr₂O₃粉末中添加200～350g纳米炭黑，并加入250～350ml浓度为0.1～0.5g/ml的酚醛树脂乙醇溶液作为球磨介质，在行星式球磨机中球磨2～8小时。球磨后混合料在真空烘箱内以90～110℃温度干燥1～2小时。

4.真空碳化

将混合料在真空炉内，在800～1000℃的温度下热处理30～120分钟，可得到纳米Cr₃C₂粉末，其平均粒度＜100nm，含炭量13.2～13.4％，游离碳含量不超过0.15％。

5.产品处理

出炉后产品以每kg Cr₃C₂粉末加入250～350ml工业酒精，在行星式球磨机内球磨2～8小时，取出料经干燥，过筛，真空包装。

本发明的优点在于：

(1)从生产技术上提供了一种可工业化大规模生产纳米碳化铬粉末的新技术；

(2)所用工艺、设备简单；

(3)生产的碳化铬粉末平均粒度＜100nm，粒度分布均匀；

(4)可通过调节原始溶液浓度、炭黑和酚醛树脂比例和碳化温度等工艺参数控制碳化铬粉末粒度。

具体实施方式

实施例1：制取平均粒径为90nm的纳米Cr₃C₂粉末，应按下列步骤完成。

1.将水合重铬酸铵((NH₄)₂Cr₂O₇·7H₂O)溶解于去离子水中，配置为2mol/L的水溶液。

2.将重铬酸铵水溶液注入反应釜中，加热至50℃，滴入水合肼至过量，发生剧烈反应生成墨绿色胶状沉淀。

3.沉淀经抽滤，置于真空烘箱内，以150℃的温度干燥2小时，即可得到浅绿色的纳米Cr₂O₃粉末，其BET比表面为31.3m²/g，SAXS平均粒径为35.5nm。

4.按每kg纳米Cr₂O₃粉末中加入300g纳米炭黑和350ml浓度为0.2g/ml的酚醛树脂乙醇溶液的比例，将Cr₂O₃粉末与纳米炭黑在行星式球磨机上球磨2小时。

5.球磨后混合料置于真空烘箱内，以90℃温度干燥2小时，使无水乙醇挥发。

6.将混合料在真空炉内，以3℃/min的升温速率升温至1000℃，保温40min，即可碳化获得纳米Cr₃C₂粉末。产品经SAXS检测平均粒径为90nm。

1mol/L的水溶液。

2.将重铬酸铵水溶液注入反应釜中，加热至70℃，滴入水合肼至过量，发生剧烈反应生成墨绿色胶状沉淀。

3.沉淀经抽滤，置于真空烘箱内，以150℃的温度干燥2小时，即可得到浅绿色的纳米Cr₂O₃粉末，其BET比表面为45.4m²/g，SAXS平均粒径为22.6nm。

4.按每kg纳米Cr₂O₃粉末中加入250g纳米炭黑和350ml浓度为0.4g/ml的酚醛树脂乙醇溶液的比例，将Cr₂O₃粉末与纳米炭黑在行7.出炉后产品以每kg Cr₃C₂粉末加入250ml工业酒精，在行星式球磨机内球磨2～8小时，取出料经干燥，过筛，真空包装。

实施例2：制取平均粒径为70nm的纳米Cr₃C₂粉末，应按下列步骤完成。

1.将水合重铬酸铵((NH₄)₂Cr₂O₇·7H₂O)溶解于去离子水中，配置为星式球磨机上球磨2小时。

5.球磨后混合料置于真空烘箱内，以110℃温度干燥1小时，使无水乙醇挥发。

6.将混合料在真空炉内，以3℃/min的升温速率升温至900℃，保温40min，即可碳化获得纳米Cr₃C₂粉末。产品经SAXS检测平均粒径为70nm。

7.出炉后产品以每kg Cr₃C₂粉末加入350ml工业酒精，在行星式球磨机内球磨2～8小时，取出料经干燥，过筛，真空包装。

一种纳米碳化铬粉末的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。