[发明专利]一种多孔氮化钛陶瓷制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料制备领域，尤其涉及一种多孔氮化钛陶瓷制备方法。

背景技术

氮化钛陶瓷是一种新型高强度和耐熔耐磨陶瓷材料，具有优良的化学稳定性和抗氧化性能，以及较高的导电性和超导临界温度，因而得到广泛应用。氮化钛陶瓷涂层可以改善切削工具的耐磨性能，提高切削工具的使用寿命。氮化钛陶瓷还可以应用于热电偶保护套、热交换器等化学装置。另外，氮化钛陶瓷可用作熔盐电解的电极以及电触头等材料。氮化钛多孔陶瓷是近年来在研究氮化钛陶瓷和多孔陶瓷基础上逐渐兴起的一种新型陶瓷材料，因其充分发挥氮化钛和多孔陶瓷两者的优异性能而引人注目，制备具有高气孔率的氮化钛多孔陶瓷更是目前研究的焦点。

传统的氮化钛多孔陶瓷材料的制备方法是以直接氮化法为主，通过以钛粉为主要原料先制作多孔钛，然后在氮气中进行氮化反应制备氮化钛多孔陶瓷，该方法的缺点是氮化过程中，钛粉表面会形成氮化钛薄膜严重阻碍钛粉的氮化过程，导致钛粉很难完全氮化，有研究发现采用特殊处理过的钛粉进行氮化反应，可以实现完全氮化，但是钛粉需要特殊处理，增加了制备成本。所以直接氮化法生产工艺复杂，成本过高，制备的氮化钛多孔陶瓷纯度不高，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种气孔率高、制备成本低的多孔氮化钛陶瓷制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种多孔氮化钛陶瓷制备方法，包括如下步骤：将TiO₂和碳黑按摩尔比为1：2呼和，将配好的粉料与磨球放入混料罐中，以无水乙醇为介质用行星球磨机湿混24h，混料完毕后，将料浆放入干燥箱中烘干，再用200目的筛网过筛，将粉料均匀放入模具中，在不加载荷的情况下，依靠压力机的压锤自重压制成形，得到规则的长方体试样，试样放在涂有BN的石墨坩埚中，接着放入多功能炉中，在0.5MPa的氮气压力下烧结，得到多孔氮化钛陶瓷，烧结温度为1650℃，烧结时间为2h，升温过程如下：(1)开始加热，l0min后加热至300℃；(2)继续加热，1h后加热至1200℃，并在此温度保温5min；(3)4h后加热至保温温度，保温温度1650℃，保温时间为2h，升温过程结束，其中，在1200℃时开始通入N₂，流量为16L／h，并保持炉内氮气压力为0.5MPa，1h后关闭N₂。

本发明具有如下有益效果：

该方法以廉价的氧化钛粉末、碳黑为主要原料制备多孔氮化钛，生产成本低，制备得到的多孔氮化钛陶瓷的气孔率高达78.6％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

具体实施例：将TiO₂和碳黑按摩尔比为1：2呼和，将配好的粉料与磨球放入混料罐中，以无水乙醇为介质用行星球磨机湿混24h，混料完毕后，将料浆放入干燥箱中烘干，再用200目的筛网过筛，将粉料均匀放入模具中，在不加载荷的情况下，依靠压力机的压锤自重压制成形，得到规则的长方体试样，试样放在涂有BN的石墨坩埚中，接着放入多功能炉中，在0.5MPa的氮气压力下烧结，得到多孔氮化钛陶瓷，烧结温度为1650℃，烧结时间为2h，升温过程如下：(1)开始加热，l0min后加热至300℃；(2)继续加热，1h后加热至1200℃，并在此温度保温5min；(3)4h后加热至保温温度，保温温度1650℃，保温时间为2h，升温过程结束，其中，在1200℃时开始通入N₂，流量为16L／h，并保持炉内氮气压力为0.5MPa，1h后关闭N₂。

该方法以廉价的氧化钛粉末、碳黑为主要原料制备多孔氮化钛，生产成本低，经检测制备得到的多孔氮化钛陶瓷的气孔率高达78.6％

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。