[发明专利]过渡金属的碳化物和/或复合碳化物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造过渡金属的碳化物和/或复合碳化物的方法。

背景技术

元素周期表IVB族、VB族和VIB族的过渡金属的碳化物(以下记 为过渡金属的碳化物)及该过渡金属与铁的复合碳化物(以下记为复合 碳化物)的硬度极高，该过渡金属的碳化物和/或该复合碳化物的微粒适 合作为用于切削工具的材料。作为该复合碳化物，已知有以(M，Fe)₃C、 (M，Fe)₂₃C₆、(M，Fe)₇C₃、(M，Fe)₂C、(M，Fe)₆C等表示的类型的复合碳化 物。如果列举这些过渡金属的碳化物、复合碳化物的硬度(HV)，Fe₃C 为1150-1340HV，(Fe，Cr)₂₃C₆为1000-1520HV，(Fe，Cr)₇C₃为1820HV、 Mo₂C为1800-2200HV，W₂C为3000HV，Fe₄Mo₂C₃为1670HV，MoC、 WC、VC及TiC等单一碳化物为2250-3200HV(NACHI-BUSINESS news 第8卷D1 6页，2006年8月6日从URL检索 http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/tec/pdf dev.html)。

上述过渡金属的碳化物、复合碳化物的制造，通常利用将过渡金 属或过渡金属氧化物的粉末与石墨、活性炭、焦炭等实质上以碳为主 体的碳材料(以下仅记为碳材料)的微粒混合并成形，然后在非氧化性或 还原性气氛中、在高温下长时间加热以使其反应的方法来进行。由于 是高熔点的过渡金属或过渡金属氧化物与碳材料的固相反应，因此该 反应的进行需要加热至高温。例如，以钨粉为主要原料的与其它过渡 金属形成的复合碳化物的制造，需要在1350～1450℃保持1小时(日本 特开平10-273701号公报的实施例)。另外，NbC的制造中，将氧化铌 与碳材料混合后在氢气气氛中在1400～1800℃下进行一次处理，接着在 1800～2000℃下进行二次处理(日本特开2000-44243号公报)。

现有技术中主要使用过渡金属或过渡金属氧化物的粉末作为原 料，但这些原料是由矿石经过以湿法精炼为主体的各种复杂的工序制 造而成的，存在原料成本高这一经济上的缺点。例如，WC用的原料钨 粉通过下述操作来制作：由钨矿石制备钨酸铵溶液，在该溶液中添加 热酸而得到钨酸的沉淀，再对该沉淀进行氢还原(日本特开昭61-73801 号公报)。该由钨矿石制备钨酸铵溶液的具体工序为下述工序：将钨矿 石与钠碱灰溶液一起在200～250℃、225～575psig(1.6～4.0MPa)的条件下 进行压热处理(autoclaving)，得到钨酸钠的溶液(日本特表昭58-500021 号公报)，然后进行除去杂质等各种操作，之后转化成钨酸铵。不仅限 于钨，在使用以湿法精炼或其它特殊的精炼为起点而制造的过渡金属 及其氧化物作为原料的情况下，都存在原料成本增高这一经济上的缺 点。

本发明的课题在于，同时解决现有技术的缺点、即固相碳化反应 的进行需要高温这一缺点和必须使用昂贵的原料作为过渡金属源这一 缺点。

发明内容

为了解决上述课题，本发明具有如下特征。

(1)一种制造过渡金属的碳化物和/或该过渡金属与铁的复合碳化 物的方法，其中，通过将铁合金和以碳为主体的碳材料在真空或惰性 气体气氛中共粉碎而使其发生固相反应，所述铁合金包含元素周期表 IVB族、VB族或VIB族的过渡金属与不可避免的杂质。

(2)一种制造过渡金属的碳化物和/或该过渡金属与铁的复合碳化 物的方法，其中，通过将铁合金和以碳为主体的碳材料在真空或惰性 气体气氛中共粉碎而使其发生固相反应，利用还原气体将通过共粉碎 发生的固相反应中作为副产物而生成的渗碳体还原成金属铁，将所得 金属铁溶解于酸而从该固相反应产物中分离除去，所述铁合金包含元 素周期表IVB族、VB族或VIB族的过渡金属与不可避免的杂质。