本发明属于真空冶金技术领域，特别涉及一种粗粒度碳化铬粉的制备方法。
背景技术：
碳化铬是一种在高温环境下(1000～1100℃)具有良好耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高熔点(1870℃)、结合强度高的无机金属陶瓷材料，因其特殊的高温性能，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和硬质合金添加剂。
现有三氧化二铬配碳碳化制备碳化铬粉末制备技术中，设备采用传统电阻加热碳管炉，碳化过程使用氢气保护碳化。该方法碳化温度在1300～1500℃，低于碳化铬熔点，反应生产的碳化铬为松散状或烧结体，通过机械破碎方法制粉，粉末粒度较细，其中60目～200目粉末质量比例5～20％，无法满足高温合金、硬面材料和药芯焊丝行业使用需求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种粗粒度碳化铬粉的制备方法，可实现碳化和熔化铸锭过程连续进行，简化工序，节约能耗，更好满足硬面材料、药芯焊丝、高温合金等行业制备耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化新材料需求。
本发明涉及的粗粒度碳化铬粉的制备方法，其特殊之处是步骤如下：
步骤一
将三氧化二铬粉与碳按质量比1：0.3～1：0.4比例配料，粘结剂按三氧化二铬粉与碳混合料质量的1％～3％比例加入混匀；混匀后物料用压力机成型，成型压力5～8kn/cm2，成型形状为圆柱状或球团状，成型料块置于烘干室内烘干，烘干温度60～80℃，烘干时间60－80小时；
步骤二
将成型料块置于高温真空感应加热炉石墨坩埚内，抽真空，真空度小于40pa，送电加热升温，升温过程持续抽真空，并维持真空度200～400pa范围内；三氧化二铬粉与碳真空碳化反应生成碳化铬，碳化反应温度控制1350～1550℃，碳化反应时间8～15小时；真空度小于100pa，碳化反应完成，向炉内充入氩气，炉内压力控制在40～80kpa，然后提高加热功率熔化碳化铬烧结体，得到碳化铬熔锭；步骤三
将碳化铬熔锭用机械方法破碎成粒度小于10mm颗粒，用冲击式破碎机制粉，通过60目筛，制成粗粒度碳化铬粉通过60目筛，制成粗粒度碳化铬粉。
步骤二中，升温过程中，逐步增加加热功率按梯度升温，升温过程划分为700～900℃、1000～1200℃、1350～1550℃三个梯度，700～900℃梯度段按每小时升高200～300℃速度升温，1000～1200℃梯度段按每小时升高100～200℃速度升温，1350～1550℃梯度段，按每小时升高50～100℃速度升温，达到1350～1550℃保温1～2小时。
步骤二中，提高加热功率是使石墨坩埚温度保持1700～1900℃，保持时间5～15分钟后停电降温，碳化反应与熔化铸锭连续进行。
步骤一中，所述的三氧化二铬粉纯度大于99％，粒度小于0.15mm。
步骤一中所述的碳是石墨粉、碳黑中的一种或者是两种任意比例的混合物，纯度均大于99％。
步骤一中所述的粘结剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素、酚醛树脂中的一种。
步骤二中所述石墨坩埚内衬石墨纸。
所述的氩气纯度大于99.99％。
本发明反应机理：
三氧化二铬与碳碳化反应主要方程式有
cr2o3+81/23c＝2/23cr23c6+3co(1)
cr2o3+27/7c＝2/7cr7c3+3co(2)
cr2o3+13/3c＝2/3cr3c2+3co(3)
反应式(1)中碳化铬理论含碳量5.68％，反应式(2)中碳化铬理论含碳量9.00％，理论配碳量1:0.30，反应式(3)中碳化铬理论含碳量13.33％，理论配碳量1:0.34。实际制备过程中碳配入量过量5～20％，目的是保证碳化反应进行彻底，同时避免碳化铬烧结体熔化和铸锭过程中碳损失。
本发明的有益效果是：碳化和熔化铸锭过程连续进行，简化工序，节约能耗，同时碳化铬熔化铸锭与碳化铬烧结体比较，前者更利于机械破碎获得粗粒度碳化铬粉，提高制粉工序合格品率，更好满足硬面材料、药芯焊丝、高温合金等行业制备耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化新材料需求。
具体实施方式
实施例1
1、将三氧化二铬粉与石墨粉按质量比1：0.32比例称取三氧化二铬粉5kg，石墨粉1.6kg混合，所述的三氧化二铬粉纯度为99.1％，粒度小于0.15mm，石墨粉纯度99.1％，加入混合料质量2％的羧甲基纤维素粘结剂混匀；混匀后物料用压力机成型，成型压力为5.5kn/cm2，成型形状为圆柱状；成型料块置于温度为60℃烘干室内烘干80小时。
2、将高温真空感应加热炉内石墨坩埚底部和圆周内衬2层石墨纸，然后装入烘干的成型料块，料块高度为坩埚高度的2/3；抽真空，真空度为35pa送电升温，升温过程持续抽真空，并维持真空度200～400pa范围内；设定碳化温度为1400℃，逐步增加加热功率按梯度升温，升温过程划分为800℃、1100℃、1400℃三个梯度，室温～800℃梯度段按每小时升高200℃速度升温，800～1100℃梯度段按每小时升高130℃速度升温，1100～1400℃梯度段，按每小时升高50℃速度升温，达到1400℃保温2小时，碳化时间14.5小时，真空度为90pa，完成碳化反应；向炉内充入氩气，所述氩气纯度99.991％，炉内压力达到50kpa，提高加热功率，使石墨坩埚温度保持1700～1900℃，保持时间10分钟后停电降温；降至室温出炉，将石墨坩埚内石墨纸和碳化铬熔锭倾倒，剥离石墨纸得到碳化铬熔锭。
3、将碳化铬熔锭用颚式破碎机破碎成粒度小于10mm颗粒，用冲击式破碎机制粉，通过60目筛，制成粗粒度碳化铬粉。
经测定，产品主要化学成分和粒度如下：
化学成分：cr：89.32％，c：9.85％，碳化铬纯度99.17％。
粒度检测：60目粉末中质量比例为+60目占3.4％，-60目～200目占65.2％，-200目占31.4％。
实施例2
1、将三氧化二铬粉与石墨粉按质量比1：0.33比例称取三氧化二铬粉5kg，石墨粉1.65kg混合，所述的三氧化二铬粉纯度为99.2％，粒度小于0.15mm，石墨粉纯度99.2％，加入混合料质量2％的羧甲基纤维素粘结剂混匀；混匀后物料用压力机成型，成型压力为6kn/cm2，成型形状为圆柱状；成型料块置于温度为70℃烘干室内烘干70小时。
2、将高温真空感应加热炉内石墨坩埚底部和圆周内衬2层石墨纸，然后装入烘干的成型料块，料块高度为坩埚高度的2/3；抽真空，真空度为30pa送电升温，升温过程持续抽真空，并维持真空度200～400pa范围内；设定碳化温度为1450℃，逐步增加加热功率按梯度升温，升温过程划分为750℃、1050℃、1450℃三个梯度，室温～750℃梯度段按每小时升高250℃速度升温，750～1050℃梯度段按每小时升高150℃速度升温，1050～1450℃梯度段，按每小时升高70℃速度升温，达到1450℃保温1小时，碳化时间12小时，真空度为80pa，完成碳化反应；向炉内充入氩气，所述氩气纯度99.992％，炉内压力达到70kpa，提高加热功率，使石墨坩埚温度保持1700～1900℃，保持时间8分钟后停电降温；降至室温出炉，将石墨坩埚内石墨纸和碳化铬熔锭倾倒，剥离石墨纸得到碳化铬熔锭。
3、将碳化铬熔锭用颚式破碎机破碎成粒度小于10mm颗粒，用冲击式破碎机制粉，通过60目筛，制成粗粒度碳化铬粉。
经测定，产品主要化学成分和粒度如下：
化学成分：cr：88.81％，c：10.51％，碳化铬纯度99.32％。
粒度检测：60目粉末中质量比例为+60目占4.5％，-60目～200目占67.6％，-200目占27.9％。
实施例3
1、将三氧化二铬粉与石墨粉按质量比1：0.36比例称取三氧化二铬粉5kg，石墨粉1.8kg混合，所述的三氧化二铬粉纯度为99.3％，粒度小于0.15mm，石墨粉纯度99.3％，加入混合料质量2％的羧甲基纤维素粘结剂混匀；混匀后物料用压力机成型，成型压力为8kn/cm2，成型形状为圆柱状；成型料块置于温度为80℃烘干室内烘干60小时。
2、将高温真空感应加热炉内石墨坩埚底部和圆周内衬2层石墨纸，然后装入烘干的成型料块，料块高度为坩埚高度的2/3；抽真空，真空度为20pa送电升温，升温过程持续抽真空，并维持真空度200～400pa范围内；设定碳化温度为1500℃，逐步增加加热功率按梯度升温，升温过程划分为900℃、1200℃、1500℃三个梯度，室温～900℃梯度段按每小时升高300℃速度升温，900～1200℃梯度段按每小时升高180℃速度升温，1200～1500℃梯度段，按每小时升高80℃速度升温，达到1500℃保温1.5小时，碳化时间10小时，真空度为60pa，完成碳化反应；向炉内充入氩气，所述氩气纯度99.995％，炉内压力达到80kpa，提高加热功率，使石墨坩埚温度保持1700～1900℃，保持时间15分钟后停电降温；降至室温出炉，将石墨坩埚内石墨纸和碳化铬熔锭倾倒，剥离石墨纸得到碳化铬熔锭。
3、将碳化铬熔锭用颚式破碎机破碎成粒度小于10mm颗粒，用冲击式破碎机制粉，通过60目筛，制成粗粒度碳化铬粉。
经测定，产品主要化学成分和粒度如下：
化学成分：cr：86.03％，c：13.13％，碳化铬纯度99.16％。
粒度检测：60目粉末中质量比例为+60目占2.7％，-60目～200目占62.5％，-200目占34.8％。
上述实施例1～实施例3中，所述石墨粉用碳黑或者是石墨粉和碳黑的混合物，纯度为99.2％。
上述实施例1～实施例3中，所述的羧甲基纤维素用甲基纤维素或酚醛树脂中代替。
对比例
1、将三氧化二铬粉与石墨粉按质量比1：0.32比例称取三氧化二铬粉5kg，石墨粉1.6kg混合，所述的三氧化二铬粉纯度为99.1％，粒度小于0.15mm，石墨粉纯度99.1％，加入混合料质量2％的羧甲基纤维素粘结剂混匀；混匀后物料用压力机成型，成型压力为5.5kn/cm2，成型形状为圆柱状；成型料块置于温度为70℃烘干室内烘干70小时。
2、将高温真空感应加热炉内石墨坩埚底部和圆周内衬2层石墨纸，然后装入烘干的成型料块，料块高度接近坩埚高度的2/3处；抽真空，真空度为35pa送电升温，升温过程持续抽真空，并维持真空度100～400pa范围内；设定碳化温度为1400℃，逐步增加加热功率按梯度升温，升温过程划分为800℃、1100℃、1400℃三个梯度，室温～800℃梯度段按每小时升高200℃速度升温，800～1100℃梯度段按每小时升高130℃速度升温，1100～1400℃梯度段，按每小时升高50℃速度升温，达到1400℃保温2小时，碳化时间为14.5小时；真空度为90pa，完成碳化反应，向炉内充入氩气，所述氩气纯度99.99％，炉内压力达到50kpa，停电降温；降至室温出炉，将石墨坩埚内石墨纸和碳化铬烧结块倾倒，剥离石墨纸得到碳化铬烧结块。
3、将碳化铬烧结块用颚式破碎机破碎成粒度小于10mm颗粒，用冲击式破碎机制粉，通过60目筛，制成碳化铬粉。
经测定，产品主要化学成分和粒度如下：
化学成分：cr：89.01％，c：10.25％，碳化铬纯度99.26％。
粒度检测：60目粉末中质量比例为+60目占0％，-60目～200目占18.5％，-200目占81.5％。
上述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。