[发明专利]碳化钒钛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化钒钛的制备方法，属于金属陶瓷领域。

背景技术

碳化钒钛((Ti，V)C)是近年来出现的一种新型硬质合金，是由TiC和VC形成的连续固溶体。这种新型硬质合金由于其密度低，有望在耐磨零件、刀具、磨具等方面替代传统的WC基硬质合金，有利于节约我国宝贵的钨钴资源。

目前制取(Ti，V)C的方法有搅拌铸造法和金属钛碳化法。

如文献1：公开号为CN103273042A的专利申请所公开的搅拌铸造法是：以钛粉、钒铁粉、石墨、还原铁粉为原料，经过磨细、真空干燥，加入聚已二醇溶液，充分搅拌后，过45～60目筛，得到颗粒料，颗粒料经预压成型，在真空气氛，200～350℃下预烧结30～120分钟，把所得预烧结坯放入铸型中，浇入1570～1580℃的钢水，在钢水的高温下，钛、钒铁和石墨反应生成(Ti，V)C，钒铁中的铁和钢水则起粘结相的作用，形成碳化钒钛合金钻井钻头。

又如文献2：公开号为CN103266249A的专利申请所公开的搅拌铸造法是：以TiC、VC、石墨、还原铁粉、铜、钇铁合金粉为原料，将其混匀磨细后，加入聚乙二醇溶液，充分搅拌，过45～60目筛，得到颗粒料，颗粒料经预压成型，在真空气氛，200～350℃下预烧结30～120分钟，再把所得预烧结坯放入铸型中，浇入1570～1580℃的钢水，在钢水的高温下，TiC与VC反应生成(Ti，V)C，形成的(Ti，V)C又和钢水熔为一体，制备出碳化钒钛基硬质合金钻井钻头。

再如文献3：公开号为CN103613387的专利申请所公开的方法之一是：以偏钒酸铵粉、金属钛粉和碳粉为原料，三者按一定的比例混匀，将所得混合料压制成块，再在碳粉覆盖下进行一次碳化，即分别在600～650℃、900～950℃下保温180～240分钟和133～222分钟。将所得一次碳化产物压块，置于真空气氛，1500～1700℃下二次碳化2.5～5小时，得到((Ti，V)C。方法之二是：以碳化钒粉、金属钛粉和碳粉为原料，三者按一定的比例混匀，将所得混合料压制成块，再将压块置于真空气氛，1500～1700℃下碳化2.5～5小时，得到(Ti，V)C。

然而，文献1、2、3中都或多或少的存在能耗高、成本高、产品结晶度不高等问题。文献1是用金属钛粉、钒铁粉为主要原料制取(Ti，V)C，金属钛粉是用镁热还原TiCl₄，得到海绵钛，海绵钛再经氢化粉化或机械破碎得到金属钛粉，其生产工艺复杂，成本高，而且TiCl₄是用氯气氯化TiO₂而得，有氯气泄漏的环保问题。钒铁粉是以金属铝粉为还原剂，在高温下将氧化钒还原得到钒铁，钒铁再经机械破碎得到钒铁粉。其生产过程中，要产生大量污染环境的氧化铝废渣，且总有少量钒存在于废渣中，不能完全回收。另外，在后期还要消耗大量的能源熔炼钢水浇铸，存在着能耗高的问题。因此，文献1所述的方法有生产工艺复杂、能耗高、工艺成本高和污染环境的缺点。

文献2是用TiC和VC为主要原料，而TiC是用TiO₂和碳粉经真空碳化而得。VC是用钒氧化物或钒酸铵、碳粉经真空碳化而得。另外，同样存在着后期要消耗大量的能源熔炼钢水浇铸，有能耗高的问题。因此，文献2所述的方法仍然有原料成本高、能耗高的缺点。

文献3是：以偏钒酸铵粉、金属钛粉和碳粉为原料，制备碳化钒钛，然而其得到的碳化钒钛，结晶度较差，而且存在游离碳。

因此，寻找一种能够制备结晶度好的碳化钒钛的方法，显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳化钒钛的制备方法。

本发明碳化钒钛的制备方法，包括如下步骤：

a、配料：将偏钒酸铵、钛白粉和碳粉混匀，得混合料；

其中，偏钒酸铵以NH₄VO₃计，钛白粉以TiO₂计，碳粉以含C量计；混合料中，按摩尔比，NH₄VO₃:TiO₂＝1:9～9:1；碳粉以含C量计，配碳量为使反应生成TiC和VC为理论值的0.8～1倍；

b、压制成型：混合料压制成型，得到压块,压块的密度为1.5～2.5g·cm^-3；

c、一次碳化：对压块进行一次碳化，脱除混合料中的铵和结晶水，保温，冷却；