[发明专利]碳化钛的制备方法

说明书

本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及碳化钛的制备方法。本发明解决的技术问题是降低碳化钛中氧杂质的含量。本发明公开了碳化钛的制备方法，该方法为：将四氯化钛与烷烃混合在密闭容器中，隔绝空气的条件下于1050‑1190℃反应得到碳化钛粉末。采用本发明方法可以降低碳化钛中的杂质含量，使碳化钛中的氧含量小于0.15％。本发明方法具有工艺简单、易于操作、成本低的优点，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及碳化钛的制备方法。

背景技术

碳化钛是一种典型的过渡金属碳化物，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、热传导性能好和抗热震性能高等特点，被广泛地用作切削工具、抛光膏、磨具、抗疲劳材料及复合材料的增强体；也可作为好的表面涂层材料及塑料和橡胶较好的填充料。

目前国内外合成碳化钛的方法主要有：(1)用碳或含碳有机物碳热还原二氧化钛粉；(2)溶胶-凝胶法制备无机物和含碳有机物的聚合前驱体，然后碳热还原制备碳化钛粉末；(3)钛与碳直接反应法(SHS或MA法)这些方法获得的碳化钛存在生产成本高、产量低，且制备过程只适合实验室研究范围、部分仅限于制备碳化钛保护膜。

专利文献CN1295029A公开了一种超细碳化钛微粉气相合成新工艺，该工艺采取直流等离子弧为热源的密闭反应容器中完成气相合成，所采用的基料为CH4和TiC1₄，两者按重量比1:9.2-1:12.2的比例以等离子弧为热源的密封反应器完成得到碳化钛粉末。该工艺采用等离子加热，由于等离子具有不稳定性、反应区域小的缺点，导致制备得到的碳化钛中杂质含量较高；同时等离子加热会引起局部反应温度过高，导致甲烷发生裂解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是降低碳化钛中氧杂质的含量。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是提供了一种碳化钛的制备方法，该方法包括如下步骤：将四氯化钛与烷烃混合在密闭容器中，隔绝空气的条件下于1050-1190℃反应得到碳化钛粉末。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述烷烃为甲烷。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述四氯化钛与甲烷的摩尔比小于1。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述反应时间为1-10h。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述隔绝空气条件是在反应容器中充入还原性气氛、惰性气体或真空条件。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述还原性气氛为H₂。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述惰性气体为N₂或Ar。

本发明的有益效果是：

采用本发明方法可以降低碳化钛中氧和游离碳杂质的含量，使碳化钛中的氧含量小于0.15％，游离碳含量降至2.8％。本发明方法反应温度较低，能够在一定程度上抑制甲烷的裂解。本发明方法具有工艺简单、易于操作、成本低的优点，具有较好的应用前景。

具体实施方式

现有碳化钛的制备方法得到的碳化钛杂质含量较高，且反应温度较高，甲烷发生较大程度的裂解。发明人采用本发明方法一定程度上抑制了甲烷的裂解，且制备得到的碳化钛杂质含量较低。

本发明提供的碳化钛的制备方法，该方法包括如下步骤：将四氯化钛与烷烃混合在密闭容器中，隔绝空气的条件下于1050-1190℃反应得到碳化钛粉末。

本发明中，采用密闭容器进行反应，也可以采用流态化装置。将四氯化钛和烷烃混合在1150-1190℃反应，反应温度控制较低，一定程度上抑制了甲烷的裂解反应。

其中，上述碳化钛的制备方法中，所述烷烃为甲烷。