专利名称：一种碳化铬粉末的生产方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金生产领域，特别涉及一种碳化铬粉末的生产方法。
背景技术：
碳化铬是一种在1000 1100°C高温环境下具有良好耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高熔 点(1870°C )、结合强度高的无机金属陶瓷材料，碳化铬因其特殊的高温性能在工业生产中 广泛使用，并被大量用作金属表面保护工艺的热喷涂材料，堆焊用焊条或药芯焊丝及硬质 合金添加剂。在现有技术中，生产碳化铬粉末以铬的氧化物Cr2O3和碳为原料，设备采用传 统小型碳管炉，碳化过程中使用氢气保护还原碳化。这种方法存在的主要问题是，设备单炉 产量小，单炉月产量只有1 2吨，不适合于大规模工业化生产。另外，在还原碳化过程中 会不断的排出C0，对设备温度控制要求非常精确，质量不稳定，并局限于生产碳含量12 14%的碳化铬。无法满足热喷涂材料、堆焊用焊条或药芯焊丝行业市场需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服铬的氧化物Cr2O3还原碳化生产碳化铬存在的 产量低、温控要求高、污染环境的问题，提供一种生产工艺简便、产量高、质量稳定、高效环 保的碳化铬粉末的生产方法。本发明的生产方法是1、将金属铬粉碎成金属铬粉；2、将金属铬粉与碳按重量比76 91% M 9%的比例混合均勻，在上述混合 料中按重量比加入0 3%的粘结剂，混合均勻后压制成型，成型压力彡5KN/cm2，成型后置 于烘干室烘干，得到成型块料；3、将烘干的成型块料置于高温真空炉内，对金属铬粉与碳进行真空碳化反应，生 成碳化铬烧结块，所述的真空碳化反应分为二个阶段，第一阶段为预碳化，先抽真空，真空 度达到5 401 时开始升温，经6 12小时，将温度升至1200 1400°C，然后，保温1 5小时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，第二阶段 为碳化烧结，用2 8小时将温度升至1400 1800°C，保温1 5小时，在升温和保温过程 中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空， 向炉内充入氩气，炉内压力为0. 05 0. IMpa，温度降至80°C时，将碳化铬烧结块出炉；4、将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末。所述的金属铬中铬含量大于98%，金属铬粉的粒度小于0. 35mm。所述的碳是石墨粉、碳黑中的一种或者是他们任何比例的混合物，石墨粉、碳黑的 纯度大于99%。所述的粘结剂是甲基纤维素、羧甲基纤维素、酚醛树脂中的一种。所述的氩气纯度大于99. 99%。所述的碳化铬粉末的粒度小于0. 25mm，碳化铬粉末中Cr含量为75 90%，C含量为9 对％。本发明的优点在于1、在碳化过程中没有CO气体排放，有利于环境保护，符合国家关于低碳环保的产 业政策。2、采用金属铬作为原料，原料来源广泛，同时，金属铬的比重较大，为7. 2g/cm2,比 氧化铬的比重5. 2g/cm2大很多，因此，单炉的装料量更大，单炉的月产量可达10 20吨， 大大提高了生产效率，适合于工业化大规模生产。3、生产工艺简便，设备可采用高温真空烧结炉，温度控制容易，产品质量稳定，而 且，碳化铬烧结块密度大，尤其适合于焊条、药芯焊丝行业使用。
具体实施例方式实施例1 1. 1、将铬含量大于98%的金属铬粉碎成金属铬粉，金属铬粉的粒度小于0. 35mm ；1.2、将金属铬粉与石墨粉按重量比89. 5% 10. 5%的比例混合均勻，石墨粉的 纯度大于99%，在上述混合料中按重量比加入1 %的甲基纤维素，混合均勻后压制成型，成 型压力5KN/cm2，成型后置于烘干室烘干，得到成型块料，成型块料的形状为砖块形；1.3、将烘干的成型块料置于高温真空炉内，对金属铬粉与石墨粉进行真空碳化反 应，生成碳化铬烧结块，所述的真空碳化反应分为二个阶段，第一阶段为预碳化，先抽真空， 真空度达到5Pa时开始升温，经8小时，将温度升至1250°C，然后，保温5小时，在升温和保 温过程中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，第二阶段为碳化烧结，用5 小时将温度升至160(TC，保温1小时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在 20 100 范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空，向炉内充入纯度大于99. 99%的氩 气，炉内压力为0. 05 0. IMpa，温度降至80°C时，将碳化铬烧结块出炉；1. 4、将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末，碳化铬粉末的粒度小于0. 25mm，经 测定，碳化铬粉末中Cr含量为89. 2%，C含量为10. 3%。实施例2 2. 1、将铬含量大于98%的金属铬粉碎成金属铬粉，金属铬粉的粒度小于0. 35mm ；2. 2、将金属铬粉与碳黑按重量比86.5% 13. 5%的比例混合均勻，碳黑的纯度 大于99%，在上述混合料中按重量比加入1.5%的羧甲基纤维素，混合均勻后压制成型，成 型压力lOKN/cm2，成型后置于烘干室烘干，得到成型块料，成型块料的形状为砖块形；2. 3、将烘干的成型块料置于高温真空炉内，对金属铬粉与碳黑进行真空碳化反 应，生成碳化铬烧结块，所述的真空碳化反应分为二个阶段，第一阶段为预碳化，先抽真空， 真空度达到20 时开始升温，经10小时，将温度升至1400°C，然后，保温3小时，在升温和 保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，第二阶段为碳化烧结，用6 小时将温度升至1700°C，保温3小时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在 20 100 范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空，向炉内充入纯度大于99. 99%的氩 气，炉内压力为0. 05 0. IMpa，温度降至80°C时，将碳化铬烧结块出炉；2. 4、将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末，碳化铬粉末的粒度小于0. 25mm，经 测定，碳化铬粉末中Cr含量为86. 2%，C含量为13. 3%。
实施例3 3. 1、将铬含量大于98%的金属铬粉碎成金属铬粉，金属铬粉的粒度小于0. 35mm ；3. 2、将金属铬粉与石墨粉、碳黑的混合物按重量比76% 的比例混合均勻， 石墨粉与碳黑的比例不限，石墨粉、碳黑的纯度大于99%，在上述混合料中按重量比加入 3 %的酚醛树脂，混合均勻后压制成型，成型压力8KN/cm2，成型后置于烘干室烘干，得到成 型块料，成型块料的形状为圆柱形；3. 3、将烘干的成型块料置于高温真空炉内，对金属铬粉与石墨粉、碳黑的混合物 进行真空碳化反应，生成碳化铬烧结块，所述的真空碳化反应分为二个阶段，第一阶段为预 碳化，先抽真空，真空度达到40 时开始升温，经6小时，将温度升至1400°C，然后，保温3 小时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，第二阶段为 碳化烧结，用8小时将温度升至1800°C，保温5小时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将 真空度保持在20 100 范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空，向炉内充入纯度大 于99. 99%的氩气，炉内压力为0. 05 0. IMpa，温度降至80°C时，将碳化铬烧结块出炉；3. 4、将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末，碳化铬粉末的粒度小于0. 25mm,经 测定，碳化铬粉末中Cr含量为76. 9%，C含量为22. 2%。实施例4 4. 1、将铬含量大于98%的金属铬粉碎成金属铬粉，金属铬粉的粒度小于0. 35mm ；4. 2、将金属铬粉与石墨粉按重量比91% 9%的比例混合均勻，石墨粉的纯度大 于99%，混合均勻后压制成型，成型压力15KN/cm2，成型后置于烘干室烘干，得到成型块料， 成型块料的形状为圆柱形；4. 3、将烘干的成型块料置于高温真空炉内，对金属铬粉与石墨粉进行真空碳化反 应，生成碳化铬烧结块，所述的真空碳化反应分为二个阶段，第一阶段为预碳化，先抽真空， 真空度达到30 时开始升温，经12小时，将温度升至1200°C，然后，保温1小时，在升温和 保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，第二阶段为碳化烧结，用2 小时将温度升至1400°C，保温4小时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在 20 100 范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空，向炉内充入纯度大于99. 99%的氩 气，炉内压力为0. 05 0. IMpa，温度降至80°C时，将碳化铬烧结块出炉；4. 4、将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末，碳化铬粉末的粒度小于0. 25mm，经 测定，碳化铬粉末中Cr含量为75. 2%，C含量为23. 8%。
权利要求
1.一种碳化铬粉末的生产方法，其特征在于，它是按照下述方法生产的(1)将金属铬粉碎成金属铬粉；(2)将金属铬粉与碳按重量比76 91% M 9%的比例混合均勻，在上述混合料中 按重量比加入0 3 %的粘结剂，混合均勻后压制成型，成型压力彡5KN/cm2,成型后置于烘 干室烘干，得到成型块料；(3)将烘干的成型块料置于高温真空炉内，对金属铬粉与碳进行真空碳化反应，生成碳 化铬烧结块，所述的真空碳化反应分为二个阶段，第一阶段为预碳化，先抽真空，真空度达 到5 401 时开始升温，经6 12小时，将温度升至1200 1400°C，然后，保温1 5小 时，在升温和保温过程中持续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，第二阶段为碳 化烧结，用2 8小时将温度升至1400 1800°C，保温1 5小时，在升温和保温过程中持 续抽真空，并将真空度保持在20 100 范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空，向炉 内充入氩气，炉内压力为0. 05 0. IMpa，温度降至80°C时，将碳化铬烧结块出炉；(4)将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末。
2.根据权利要求1所述的碳化铬粉末的生产方法，其特征在于，所述的金属铬中铬含 量大于98%，金属铬粉的粒度小于0. 35mm。
3.根据权利要求1所述的碳化铬粉末的生产方法，其特征在于，所述的碳是石墨粉、碳 黑中的一种或者是他们任何比例的混合物，石墨粉、碳黑的纯度大于99%。
4.根据权利要求1所述的碳化铬粉末的生产方法，其特征在于，所述的粘结剂是甲基 纤维素、羧甲基纤维素、酚醛树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的碳化铬粉末的生产方法，其特征在于，所述的氩气纯度大于 99. 99%。
6.根据权利要求1所述的碳化铬粉末的生产方法，其特征在于，所述的碳化铬粉末的 粒度小于0. 25mm，碳化铬粉末中Cr含量为75 90%，C含量为9 对％。
全文摘要
一种碳化铬粉末的生产方法，具体的生产方法是将金属铬粉碎成金属铬粉；将金属铬粉与碳按重量比76～91％∶24～9％的比例混合均匀，在上述混合料中按重量比加入0～3％的粘结剂，混合均匀后压制成型；将烘干的成型块料置于高温真空炉内，先抽真空，真空度达到5～40Pa时开始升温，经6～12小时，将温度升至1200～1400℃，然后，保温1～5小时，并将真空度保持在20～100Pa范围内，用2～8小时将温度升至1400～1800℃，保温1～5小时，并将真空度保持在20～100Pa范围内，保温结束后，停电降温，停止抽真空，向炉内充入氩气，炉内压力为0.05～0.1MPa，温度降至80℃时，将碳化铬烧结块出炉；将碳化铬烧结块粉碎，即得到碳化铬粉末。
文档编号C01B31/30GK102060296SQ20101053183
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者吴岩刚, 王凯, 王明秋, 黎明 申请人:锦州市金属材料研究所