[发明专利]一种气雾化制备球形TiN的方法在审

专利信息
申请号: 201810089349.5 申请日: 2018-01-30
公开(公告)号: CN108274012A 公开(公告)日: 2018-07-13
发明(设计)人: 赖奇;廖先杰;张树立;李军 申请(专利权)人: 攀枝花学院
主分类号: B22F9/08 分类号: B22F9/08;B22F1/00
代理公司: 成都希盛知识产权代理有限公司 51226 代理人: 张徭尧;柯海军
地址: 617000 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 制备 氮化钛粉末 雾化 熔化 气雾化 钛液 制备技术领域 反应时间短 气雾化设备 含氮气体 生产效率 微小液滴 雾化喷嘴 原料要求 杂质污染 直接制备 制备工艺 氮化 氩气 球化率 冷却
【说明书】:

发明涉及一种气雾化制备球形TiN的方法,属于氮化钛粉末的制备技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种气雾化制备球形TiN的方法。该方法包括如下步骤:a、原料钛在真空中熔化,熔化后,充入氩气,使真空度达到1×103~5×104Pa,得到稳定的钛液;b、钛液通入气雾化设备的雾化喷嘴,同时通入含氮气体,气雾化形成微小液滴,然后冷却,得到球形TiN。本发明采用气雾化直接制备得到球形TiN,为球形氮化钛粉末的制备提供了一种新的制备方法。采用该方法制备得打的球形TiN,球化率和氮化率都较高,且该方法反应时间短,大大提高了生产效率,获得的产品无杂质污染,制备工艺简单,对原料要求较低,为实现球形氮化钛粉末的工业化生产奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种气雾化制备球形TiN的方法,属于氮化钛粉末的制备技术领域。

背景技术

金属化合物TiN具有许多优良的物理及化学性能,它抗腐蚀性、抗磨损性及抗氧化性都非常优良,具有较高的熔点(3205℃)和硬度1990(×9.8N/mm2)。TiN沉积在首饰和灯具上既可以达到美观效果,又能增强耐磨性能,是代替目前广泛使用的WC的潜在材料,可以大大降低材料应用的成本。TiN化合物具有较高的生物兼容性,在临床医学和口腔医学方面也具有很高的应用价值。此外TiN也可用作制造坩埚、切削刀具、添加剂等。TiN粉末的应用广度和深度与它所拥有的优异性能极不相称,有待人们研究开发,可以预示,氮化钛粉末将会成为世纪新材料。

随着对TiN研究的不断深入,制备TiN粉末的方法也越来越多。传统的TiN粉末制备方法,如:金属钛粉氮化法、二氧化钛碳热还原氮化法、气相法等得到的TiN粉末形状不规则,流动性较差,使用性能大打折扣,而且氮化率不高,氮化时间较长,粒径范围较宽,能源消耗大。到目前为止,还没有行之有效而且涵盖以上问题的解决办法。

而与非球形的氮化钛粉末相比,球形氮化钛的机械性能在各个方向都是一样的,在粉末冶金和3D打印中更容易获得性能优异的产品。因此,急需一种制备工艺简单,球化率高球形氮化钛的制备方法。

发明内容

本发明针对上述缺陷,提供一种利用气雾化炉制备球形TiN的方法,钛粉在气雾化炉中球化的同时直接氮化。

本发明气雾化制备球形TiN的方法,采用气雾化设备制备得到球形TiN,包括如下步骤:

a、原料钛在真空中熔化,保证真空度为1×10-4~1Pa,熔化后,充入氩气,使真空度达到1×103~5×104Pa,得到钛液;

b、钛液通入气雾化设备的雾化喷嘴,同时通入含氮气体,气雾化形成微小液滴,然后冷却,得到球形TiN,其中,所述含氮气体为氮气和惰性气体的混合气体或者纯氮气。

优选的,所述原料钛为钛棒、钛板中的至少一种。

进一步优选的,a步骤中,所述钛液的温度为1600~1800℃。

优选的,b步骤中,钛液的流速为20~500g/s;进一步优选的,b步骤中,钛液的流速为100~300g/s。

优选的,b步骤中,含氮气体的流量为3~20m3/h;进一步优选的,b步骤中,含氮气体的流量为6~12m3/h。

优选的,b步骤的含氮气体中,氮气的体积百分比为50%以上。

进一步优选的,b步骤,惰性气体为氦气、氩气、氖气或氪气。

优选的,b步骤所述的冷却在真空室中进行。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

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