[发明专利]一种提纯碳化锆粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种难熔化合物粉体的提纯方法，具体涉及一种提纯碳化锆粉末的方法。

背景技术

碳化锆是碳化物材料中比较常见的一种物质，也是近几年来非氧化物陶瓷材料的研究热 点，可以用作高级耐火材料的添加剂，也是生产原子能级海绵锆的原料。由于其高温强度和 硬度高、热中子吸收截面小、耐辐射性能好，被选作包覆核燃料颗粒阻挡层的新材料。而且， 纳米碳化锆具有高效吸收可见光，反射红外线的特性，当它吸收占太阳光中95％的2μm以下 的短波长能源后，通过热转换，可将能源储存在材料中，它还具有反射超过2μm红外线波长 的特性。而人体产生的红外线波长约10μm左右，不会向外散发。这说明碳化锆具有理想的 吸热、蓄热的特性。碳化锆陶瓷属于超硬材料，化学稳定性好，具有良好的耐高温、耐腐蚀、 耐磨性能，是良好的高温结构材料，超硬工具材料和表面保护材料，同时它还具有优良的导 热性，在切削刀具材料、装甲材料、堆焊耐磨焊条等方向具有潜在的应用价值。

碳化锆是过渡族元素Zr和C形成的一种非化学计量的碳化物，在碳-锆系统中存在很宽范 围的非化学计量现象，即ZrC_x(0.5≤x≤1)，这是由于NaCl型晶体结构是一种亚稳态结构， 在ZrC晶体中，虽然Zr原子和C原子都处于面心立方的晶格上，但是空位只存在于C原子所在 的位置，因此在这种非化学计量比的碳化物中还有游离碳的存在。研究表明完全计量比的ZrC 是不存在的，且ZrC极易氧化，其氧化温度为300℃左右。O原子可取代C原子的位置从而形成 Zr(C_xO_y)化合物。

碳化锆陶瓷粉末的传统合成工艺为：碳热还原法、溶胶-凝胶法、低温合成法、燃烧合 成法等。市售的碳化锆粉体大多是由碳热还原法合成的。由这些工艺合成的碳化锆粉末虽然 粒径可达到几十到几百纳米，但由于工艺及原料等因素的影响，且碳化锆极易氧化，因此普 遍存在纯度不高的问题。

参考文献

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发明内容

本发明的目的在于提供一种提纯碳化锆粉末的方法，该方法工艺简单、成本低，得到的 碳化锆粉末纯度高。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种提纯碳化锆粉末的方法，采用还 原热处理，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：ZrC粉：85～99％、Mg粉：1～15％，选取ZrC粉和Mg 粉，备用；

2)将ZrC粉和Mg粉均匀混合，得到混合粉末；将混合粉末放入模具中，置于热处理炉 内，并充氩气作为保护气氛(氩气的气压是0.02Mpa)，采用下述二种之一进行热处理：

①所述热处理炉为管式炉，在管式炉中的热处理温度和时间为：温度为1300～1500℃， 保温时间为1h，得到热处理产物；

②所述热处理炉为放电等离子烧结炉(SPS)，在放电等离子烧结炉中的热处理温度和时 间为：温度为1300～1700℃，保温时间为5～15min，得到热处理产物；