本发明属于纳米陶瓷粉体制备技术领域，特别涉及一种超细碳氮化钛粉体制备方法。
背景技术：
碳化钛是一种具有金属光泽的钢灰色晶体，晶体结构属于典型的nacl结构，晶格常数a=0.4320nm。20℃时碳化钛密度为4.91g/cm3，熔点为3150±10℃，沸点为4300℃，莫氏硬度9.5，硬度仅次于金刚石。碳化钛具有良好的传热性能和导电性能，随着温度的升高，其导电性能降低，这说明碳化钛具有金属的性质。碳化钛还具有优良的抗氧化性、化学稳定性和热稳定性，可广泛应用于电子、化学和微电子工业。
碳氮化钛是由碳化钛和氮化钛连续固溶而形成的单一化合物，碳氮化钛的晶体结构同碳化钛类似，碳化钛中部分c原子被n原子取代。碳氮化钛的晶格常数介于碳化钛和氮化钛之间，随着c含量减小，晶格常数相应减小。碳化钛中的c原子可以被n原子以任意的比例替代，形成连续的固溶体ti(clxny)，(0<x<1，0<y<1)，性能随着ⅹ的改变而改变，随着x值的增大，材料的硬度降低韧性提高。碳氮化钛作为碳化钛和氮化钛的连续固溶体，是种性能优良的非氧化物陶瓷材料，由于具有熔点高、硬度大、耐腐蚀和抗氧化性好的特点，在机械化工、汽车制造和航空航天等许多领域得到了广泛的应用。碳氮化钛基硬质合金刀具强度高、硬度大、抗氧化性能好、热传导性能也较好，因此采用碳氮化钛基硬质合金刀具，其耐磨性，被加工工件的尺寸精度和表面质量都优于用wc或tic基硬质合金刀具所加工的工件。
碳氮化钛的制备方法有：碳化钛和氮化钛的高温扩散、高温氮化法、自蔓处高温合成法、氨解法、机械合金化法。以上制备碳氮化钛的方法，有的生产方法具有生产成本高、产品产量低和产品纯度低的缺点，实现工业规模化生产存在一定的难度。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术中的生产成本高、产品产量低和产品纯度低的缺点，本发明提供一种超细碳氮化钛粉的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超细碳氮化钛粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
s1.将钛白粉与炭黑在加入了石蜡的无水乙醇中磨细并混合均匀得混合料；
s2.将所述混合料干燥后，进行制粒得混合料粒；
s3.将所述混合料粒送入连续石墨碳管炉进行碳氮化处理，通过控制反应温度和反应气氛得到碳氮化钛粗品；
s4.将所述碳氮化钛粗品除去游离碳和杂质，得到碳氮化钛产品。
优选的，所述s1步骤中，石蜡的配入量为钛白粉和炭黑总重量的2%～6%，球磨时的填充系数50%、固液比为1:1、球料比为3:1。
优选的，所述s1步骤中，炭黑与钛白粉的质量比为1:2～4。
优选的，所述s2步骤中，所述混合料粒的粒度为0.5～1.0mm。
优选的，所述s3步骤中，温度控制为一带温度1500～1600℃、二带温度1400～1500℃、三带温度1300～1400℃，碳化推舟速度控制在15～25min/舟；控制碳化气氛为氮气气氛，碳管炉炉尾通入氮气，氮气流量控制在300～600ml/h。
优选的，所述s4步骤中，将所述碳氮化钛粗品进行气流分级除去其中的游离碳，然后通过超声波振动过筛除去其中的杂质，得到碳氮化钛产品。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以钛白粉、炭黑为原料，通过混合、制粒、碳氮化得到碳氮化钛粗品，再通过气流分级和超声波振动过筛处理、除杂即可得到超细碳氮化钛粉体，其中钛白粉、炭黑价格较低，有效降低了成本；
（2）本发明的优选措施，如混合方式、原料和结合剂的选择、制粒粒度等使混合料粒度和碳量均匀性更好，活性更高，降低了反应温度，能够为碳化反应创造良好的条件，本发明采用三带加热进行碳氮化处理，通过其加热方式能有效、实时调整反应温度梯度，炉尾通氮的方式能有效调整炉内反应气氛，通过调整推舟速度控制反应时间，从而准确控制碳氮化钛产品的c/n和粒度，提高产品纯度以及使得产品粒度高度集中；
（3）本发明采用气流分级和超声波振动过筛除杂，能够有效的除去游离碳和杂质，并且避免碳氮化钛的损失，提高了产品产率；
（4）本发明优选措施的综合作用，生产连续，产量高，工艺调整可及时动态调整，生产过程中产品质量可随时抽检，不仅能够得到c/n和粒度稳定的超细碳氮化钛粉体，粒度达到500nm以下，并且钛的回收率高达90%以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
一种超细碳氮化钛粉的制备方法，包括如下步骤：
s1：先将炭黑与钛白粉按重量比1:2进行配料，钛白粉选用锐钛型钛白粉，钛白粉的纯度99%，炭黑中c含量为98.5%，再将配好的原料喂入球磨机，在加入了石蜡的无水乙醇中进行充分的球磨并混合均匀，得混合料，石蜡按炭黑和钛白粉总重3%加入，填充系数50%，固液比1:1，球料比3:1；
s2：将所述混合料进行干燥，然后通过制粒机制粒，得混合料粒，所述混合料粒粒度控制在0.5～1.0mm；
s3：将所述混合料粒装舟送入碳化炉进行碳化处理，得到碳氮化钛粗品，碳化处理的条件为，温度控制在一带1600℃，二带1480℃，三带1380℃，推舟速度25min/舟，控制碳化气氛为氮气气氛，碳管炉炉尾通入氮气，氮气流量300ml/h；
s4：将所述碳氮化钛粗品送入气流分级机进行粉碎分级，分级后的物料进行超声波振动过筛，过筛孔径为200目，通过气流分级和超声波振动过筛将游离碳和杂质去除得到超细碳氮化钛产品，碳氮化钛粒度为0.4±0.05μm。
实施例二
一种超细碳氮化钛粉的制备方法，包括如下步骤：
s1：先将炭黑与钛白粉按重量比1:3进行配料，钛白粉选用锐钛型钛白粉，钛白粉的纯度为99%，炭黑中c含量为98.5%，再将配好的原料喂入球磨机，在加入了石蜡的无水乙醇中进行充分的球磨并混合均匀，得混合料，石蜡按炭黑和钛白粉总重3%加入，填充系数50%，固液比1:1，球料比3:1；
s2：将所述混合料进行干燥，然后通过制粒机制粒，得混合料粒，所述混合料粒粒度控制在0.5～1.0mm；
s3：将所述混合料粒装舟送入碳化炉进行碳化处理，得到碳氮化钛粗品，碳化处理温度控制在一带1580℃，二带1450℃，三带1350℃，推舟速度15min/舟，控制碳化气氛为氮气气氛，碳管炉炉尾通入氮气，氮气流量500ml/h；
s4：将所述碳氮化钛粗品送入气流分级机进行粉碎分级，分级后的物料进行超声波振动过筛，过筛孔径为325目。通过气流分级和超声波振动过筛将游离碳和杂质去除得到超细碳氮化钛产品，碳氮化钛粒度为0.2±0.05μm。
实施例三
一种超细碳氮化钛粉的制备方法，包括如下步骤：
s1：先将炭黑与钛白粉按重量比1:4进行配料，钛白粉选用锐钛型钛白粉，钛白粉的纯度99%，炭黑中c含量为98.5%，再将配好的原料喂入球磨机，在加入了石蜡的无水乙醇中进行充分的球磨并混合均匀，得混合料，石蜡按炭黑和钛白粉总重3%加入，填充系数50%，固液比1:1，球料比3:1；
s2：将所述混合料进行干燥，然后通过制粒机制粒，得混合料粒，所述混合料粒粒度控制在0.5～1.0mm；
s3：将所述混合料粒装舟送入碳化炉进行碳化处理，得到碳氮化钛粗品，碳化处理的条件为，温度控制在一带1500℃，二带1400℃，三带1300℃，推舟速度20min/舟，控制碳化气氛为氮气气氛，碳管炉炉尾通入氮气，氮气流量600ml/h；
s4：将所述碳氮化钛粗品送入气流分级机进行粉碎分级，分级后的物料进行超声波振动过筛，过筛孔径为200目，通过气流分级和超声波振动过筛将游离碳和杂质去除得到超细碳氮化钛产品。碳氮化钛粒度为0.4±0.05μm。
实验例
s1：先将10kg炭黑与40kg钛白粉进行配料，钛白粉选用锐钛型钛白粉，钛白粉的纯度99%，炭黑中c含量为98.5%，再将配好的原料喂入球磨机，在加入了1.5kg石蜡的50kg无水乙醇中进行充分的球磨并混合均匀，得混合料，填充系数50%，球料比3:1；
s2：将所述混合料进行干燥，然后通过制粒机制粒，得混合料粒，所述混合料粒粒度控制在0.5～1.0mm；
s3：将所述混合料粒装舟送入碳化炉进行碳化处理，得到碳氮化钛粗品，碳化处理的条件为，温度控制在一带1500℃，二带1400℃，三带1300℃，推舟速度20min/舟，控制碳化气氛为氮气气氛，碳管炉炉尾通入氮气，氮气流量600ml/h；
s4：将所述碳氮化钛粗品送入气流分级机进行粉碎分级，分级后的物料进行超声波振动过筛，过筛孔径为200目，通过气流分级和超声波振动过筛将游离碳和杂质去除得到超细碳氮化钛产品。
经检测，所得超细碳化钛产品25kg,收率为50%，所得超细碳化钛产品粒度为350～450nm，产品纯度为99.1%。