专利名称：一种纳米Ti(N<sub>x</sub>C<sub>1-x</sub>)陶瓷粉体及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于材料科学领域，特别涉及一种纳米Ti (N,C卜x)陶瓷粉体及其制备工艺。
背景技术：
TiC、TiN以及Ti (NX(Vx)由于具有高硬度、良好的热稳定性以及相对高的热导率和 电导率以及耐化学腐蚀性而被广泛的用来制造耐磨部件、切削刀具、电极以及用作涂层材 料和复合材料的增强颗粒。还可以用作其它材料的添加剂来提高其力学性能和导热、导电 能力。 现有合成该类材料尤其是Ti(N^卜x)的方法主要为高温下通过碳和氮同时向 钛粉固态扩散来合成，或者通过TiC和TiN的混合物相互扩散获得。但传统方法制备的 Ti(N,C卜x)颗粒一般都比较粗大，尺寸在微米级以上，从而对其进一步应用造成很大的限 制。近年来发展起来了一些新的合成Ti(N,(Vx)超细粉方法，如碳热还原溶胶-凝胶法获得 的Ti02粉体来合成TiCN超细粉等，但也存在工艺复杂，成本高、难以批量生产等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种纳米Ti (NX(Vx)陶瓷 粉体及其制备工艺，以Ti和C为原料，采用在氮气保护下的高能球磨工艺，能在较短的时间 内制备出高纯度Ti(N,(Vx)纳米粉体；该方法工艺简单，成本低，易于进行规模化生产，所制 备的材料杂质含量低，纯度高。 为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 —种纳米Ti (NX(Vx)陶瓷粉体，其原料重量组成成分为Ti粉占总重量的 79. 94-100. 00 % ， C粉占0-20. 06 % 。 —种纳米Ti (N,C卜x)陶瓷粉体的制备工艺，步骤如下 一、首先按质量百分比将79. 94-100. 00 %的200目-325目的Ti粉和0-20. 06%
的1200目的C粉充分混合； 二、在混合物中加入混合物质量0.5-1%的硬脂酸钠分散剂，在氮气^保护下高能 球磨，行星式球磨机的转速为700-800转每分钟，料球质量比为1 : IO，球磨30-50小时即
可得到Ti (NX(Vx)陶瓷粉体。 本发明利用Ti粉和C粉经高能球磨后，原位反应生成单一 Ti (N,C卜x)物相，其中， x = 0-1。由于该材料工艺简单，所合成的产物纯度高，颗粒细小，成本较低，拓宽了该材料 的制备工艺。
图1为实施例一高能球磨过程的XRD分析结果。
图2为实施例一球磨合成的粉体显微形貌分析结果。
具体实施方式
实施例一 —种纳米Ti (N,C卜x)陶瓷粉体，其原料重量组成成分为占总重量88. 85%的270 目Ti粉，占总重量ll. 15%的1200目的C粉。
本实施例的制备方法，包括以下步骤 —、首先按质量百分比将88.85%的270目的Ti粉和11. 15%的1200目的C粉充 分混合； 二、在混合物中加入混合物质量1%的硬脂酸钠分散剂，在氮气^保护下高能球 磨，行星式球磨机的转速为750转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨40小时即可得到 Ti (NxC卜x)陶瓷粉体，其中x = 0. 5。 该材料高能球磨后的物相组成和显微形貌如图1和图2所示。图1为Ti粉和C 粉的高能球磨过程的XRD分析结果，形成了单一晶相Ti (N。.5C。.5)，无其它杂质；图2为球磨 合成的粉体显微形貌分析结果，由图可以看出，该材料颗粒细小、属纳米粉体范围。
实施例二 —种纳米Ti (N,C卜x)陶瓷粉体，其原料重量组成成分为占总重量85. 06%的300
目Ti粉和1200目的C粉占14.94%。 本实施例的制备方法，包括以下步骤 —、首先按质量百分比将85.06%的300目的Ti粉和14. 94%的1200目的C粉充 分混合； 二、在混合物中加入混合物质量1%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球 磨，行星式球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨35小时即可得到 Ti (NxC卜x)陶瓷粉体，其中X = 0. 3。
实施例三 —种纳米Ti(N,C卜x)陶瓷粉体，其原料重量组成成分为占总重量93%的230目Ti
粉和230目的C粉占7X。 本实施例的制备方法，包括以下步骤 —、首先按质量百分比将93%的230目的Ti粉和7%的1200目的C粉充分混合；
二、在混合物中加入混合物质量0. 6%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能 球磨，行星式球磨机的转速为780转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨50小时即可得到 Ti (NxC卜x)陶瓷粉体，其中X = 0. 7。
实施例四 —种纳米Ti (N,C卜x)陶瓷粉体，其原料重量组成成分为占总重量79. 94%的325
目Ti粉和1200目的C粉占20. 06%。 本实施例的制备方法，包括以下步骤 —、首先按质量百分比将79.94%的325目的Ti粉和20. 06%的1200目的C粉充 分混合； 二、在混合物中加入混合物质量0. 5%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能 球磨，行星式球磨机的转速为700转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨30小时即可得到 Ti(N,C卜x)陶瓷粉体，其中X二O。
实施例五 —种纳米Ti (N,卜x)陶瓷粉体，其原料重量组成成分为100%的230目Ti粉。 本实施例的制备方法，包括以下步骤 —、首先按质量百分比称取100%的230目的Ti粉； 二、在Ti粉中加入质量1 %的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球磨，行星式 球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨50小时即可得到Ti (NX(Vx)陶 瓷粉体，其中X二 1。
权利要求
一种纳米Ti(NxC1-x)陶瓷粉体，其特征在于，其原料重量组成成分为Ti粉占总重量的79.94-100.00％，C粉占0-20.06％。
2. 根据权利要求l所述的一种纳米Ti(N,(Vx)陶瓷粉体，其特征在于，其原料重量组成 成分为占总重量88.85%的270目Ti粉，占总重量ll. 15%的1200目的C粉。
3. 根据权利要求l所述的一种纳米Ti(N,(Vx)陶瓷粉体，其特征在于，其原料重量组成 成分为占总重量93%的230目Ti粉和230目的C粉占7X。
4. 根据权利要求l所述的一种纳米Ti(N,(Vx)陶瓷粉体，其特征在于，其原料重量组成 成分为占总重量79.94%的325目Ti粉和1200目的C粉占20.06X。
5. 根据权利要求l所述的一种纳米Ti(N,(Vx)陶瓷粉体，其特征在于，其原料重量组成 成分为100 %的230目Ti粉。
6. —种纳米Ti (NX(Vx)陶瓷粉体的制备工艺，其特征在于，步骤如下一、 首先按质量百分比将79. 94-100. 00% 200目-325目的Ti粉和0-20. 06%的1200 目的C粉充分混合；二、 在混合物中加入混合物质量0. 5-1%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球 磨，行星式球磨机的转速为700-800转每分钟，料球质量比为1 : IO，球磨30-50小时即可 得到Ti(Nx(Vx)陶瓷粉体。
7. 根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤如下一、 首先按质量百分比将88. 85% 270目的Ti粉和11. 15% 1200目的C粉充分混合；二、 在混合物中加入混合物质量1%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球磨，行 星式球磨机的转速为750转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨40小时即可得到Ti(Nx(Vx) 陶瓷粉体，其中x二0.5。
8. 根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤如下一、 首先按质量百分比将93% 230目的Ti粉和7X 1200目的C粉充分混合；二、 在混合物中加入混合物质量0. 6%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球 磨，行星式球磨机的转速为780转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨50小时即可得到 Ti (NxC卜x)陶瓷粉体，其中X = 0. 7。
9. 根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤如下一、 首先按质量百分比将79. 94% 325目的Ti粉和20. 06% 1200目的C粉充分混合；二、 在混合物中加入混合物质量0. 5%的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球 磨，行星式球磨机的转速为700转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨30小时即可得到 Ti(N,C卜x)陶瓷粉体，其中X二O。
10. 根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤如下一、 首先按质量百分比将称取100% 230目的Ti粉；二、 在Ti粉中加入质量1 %的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球磨，行星式球磨 机的转速为800转每分钟，料球质量比为1 : 10，球磨50小时即可得到Ti(N^—x)陶瓷粉 体，其中X = 1。
全文摘要
一种纳米Ti(NxC1-x)陶瓷粉体及其制备工艺，将79.94-100.00％的Ti粉和0-20.06％的C粉充分混合；在混合物中加入混合物质量0.5-1％的硬脂酸钠分散剂，在氮气N2保护下高能球磨，行星式球磨机的转速为700-800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨30-50小时即可得到Ti(NxC1-x)陶瓷粉体。本发明利用Ti粉和C粉经高能球磨后，原位反应生成单一Ti(NxC1-x)物相，其中，x＝0-1。由于工艺简单，所合成的产物纯度高，颗粒细小，成本较低，拓宽了该材料的制备工艺。
文档编号C04B35/515GK101774805SQ20091021931
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者周勇, 朱建锋, 杨海波, 林营, 王芬, 马晓伟, 齐国权 申请人:陕西科技大学