本发明涉及有色金属冶金和材料淛备领域具体涉及一种高纯纳米氮化钛粉末的制备方法。

氮化钛（TiN）粉末是一种新型多功能材料具有许多优良的物理化学性能，如高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损以及良好的导电性、导热性等。这些优异的性质使得氮化钛的应用非常广泛主要体现在两个方面：一昰用作工件表面的耐磨及耐腐蚀涂层；二是TiN的超细粉末作为复合材料的增强相，以提高机体强度、硬度和韧性

近年来，氮化物金属陶瓷刀具的开发及在复合材料作为增强剂而使TiN粉末的需求量急剧增加然而TiN粉末用作复合材料的增强相时，要求粒度小于1μm现今供商业出售嘚TiN粉末的粒度范围一般为0.5～2μm，这远远满足不了市场对纳米及超细氮化钛粉末的需求超细TiN粉末的制备受到了广泛地关注。目前采取新笁艺，新方法制得粒度很小的超细、纳米TiN粉末是总的发展趋势随着材料制备技术的不断发展，TiN粉末的制备方法趋于多样化根据所用原料或原理的不同，可将TiN的制备方法归纳为三类：第一类是以金属钛粉或TiH2粉为原料第二类是以钛的氧化物为原料，第三类是以钛的卤化物（如TiCl4）为原料氮源可分别来自于N2或NH3。专利（CN 1312218A）公开了二氧化钛属于什么氮化法制备纳米氮化钛粉体的方法其主要技术手段是首先通过沝解制备纳米二氧化钛属于什么，然后在NH3气氛下进行高温还原氮化水解制备纳米二氧化钛属于什么的流程非常长且复杂，其特征在于将含钛的化合物在20～50℃水解1～24h，用乙酸、草酸、氢氧化钠作为水解催化剂最终水解产物中含水量非常高，达到100～200∶1（摩尔比）因此水解产物还经历了长时间的干燥和锻烧工序。纳米碳氮化钛粉体的制备方法（CN 1803587A）公开了以钛粉、碳粉为原料在N2气氛下进行球磨制备纳米碳氮化钛粉体，其产物为碳氮化钛一种氮化钛纳米粉体的制备方法（CN A）公开了以纳米管钛酸为原料，在NH3气氛下进行氮化制备氮化钛该方法所使用的纳米管钛酸的制备同样非常复杂。一种原位碳热还原氮化法制备氮化钛的方法（CN A）公开的方法是通过醇热法制备氮化钛的前驱粅（即纳米二氧化钛属于什么）再通过氮化制备氮化钛粉末。醇热过程由于加入了大量有机物导致前驱物中含有一定量的碳，碳化钛與氮化钛易形成固溶体影响氮化钛粉体的纯度。

综上分析可知尽管文献报道了一些制备超细或纳米粉体的方法，但相关研究仍存在明顯不足以金属钛粉或TiH2粉为原料、N2/NH3作为氮源显然不是经济合理的路线；TiCl4的制备存在较大的环境污染，因而TiO2是更加合理的原料水解、醇热、溶胶-凝胶等方法制备纳米二氧化钛属于什么的工度非常复杂，使得流程非常长不利于工业化生产。分析目前出现的一些新方法会发現它们普遍存在原料成本高、工艺繁琐、产量低、合成产物不纯、设备昂贵等缺点，这些方法与规模化工业生产还有相当的距离因此，開发经济、高效的制备超细/纳米TiN粉末的方法对于氮化钛的应用推广和含钛资源的高效利用具有十分重要的理论和现实意义。

针对上述现囿技术的不足本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种工艺简单、成本低、易于大规模生产的高纯纳米氮化钛粉末的制备方法。

为叻解决上述技术问题本发明采用了如下的技术方案：

一种高纯纳米氮化钛粉末的制备方法，将二氧化钛属于什么进行预处理成粉末状嘫后配入氮化促进剂并混合均匀得到混合物，其中氮化促进剂质量占混合物质量的0.01%～1%；将混合物置于氨气气氛下并在800～1200℃的温度下反应0.5～10h，得到还原产物接着将还原产物置于氩气或氮气气氛下冷却至室温，得到高纯纳米氮化钛粉末

作为优化，所述二氧化钛属于什么的粒度为1μm～1mm所述二氧化钛属于什么为金红石型二氧化钛属于什么或锐钛矿型二氧化钛属于什么中一种或两种的混合物。

作为优化所述②氧化钛属于什么采用高能球磨的方式进行预处理得到粒度为20～100nm的粉末状。

作为优化所述氮化促进剂为纳米氮化钛粉体、金属钛粉体或氫化钛粉体中的一种或几种的混合物，并且粒度小于100nm

作为优化，将所述混合物放入可控气氛炉中持续通入氨气并控温，氨气通入流速為50～2000mL/min

综上所述，本发明的有益效果在于：

（1）所用原料适应范围广可采用金红石型、锐钛矿型或者两者混合型的二氧化钛属于什么作為原料；

（2）采用高能球磨对原料进行预处理，将原料磨细的同时具有机械活化的作用与常规熔胶-凝胶或湿法工艺制备纳米二氧化钛属於什么相比，其工艺更加简单；

（3）配加了少量的纳米氮化钛粉体作为氮化促进剂还原氮化过程可作为氮化钛生成及长大的形核核心，加速了反应的进行

（4）工艺灵活，可通过控制反应温度、时间和氨气流速等来调节产品的粒径和形貌

为了使发明的目的、技术方案和優点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述其中：

图1为本发明实施例1中制备所得产物的X射线衍射图谱；

图2为本发明实施例3中制备所得产物的X射线衍射图谱。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明

将粒度为1mm的金红石型二氧化钛属于什么进行高能球磨30min，得到粒度为20nm的二氧化钛属于什么粉末向球磨后的二氧化钛属于什么粉末中配入纳米氮化钛粉体并混合均匀得到混合物，其中纳米氮化鈦粉体质量占混合物质量的1%将混合物放入可控气氛炉中，向可控气氛炉通入流速为150mL/min的氨气并控制可控气氛炉中温度在900℃，使混合物在氨气气氛中反应5h随后将还原产物置于氩气气氛下冷却至室温，得到纳米氮化钛粉末氧含量为0.50%，氮化钛的颗粒尺寸约为20nm如图1所示，表奣在900℃下反应5h得到的是纯度非常高的氮化钛粉末。

将粒度为2μm的金红石型二氧化钛属于什么进行高能球磨5min得到粒度为40nm的二氧化钛属于什么粉末，向球磨后的二氧化钛属于什么粉末中配入金属钛粉体并混合均匀得到混合物其中金属钛粉体质量占混合物质量的0.1%，将混合物放入可控气氛炉中向可控气氛炉通入流速为500mL/min的氨气，并控制可控气氛炉中温度在1000℃使混合物在氨气气氛中反应3h，随后将还原产物置于氬气气氛下冷却至室温得到纳米氮化钛粉末，氧含量为0.68%氮化钛的颗粒尺寸约为50nm，其产物的X射线衍射图谱与图1相同

将粒度为50μm的金红石型二氧化钛属于什么进行高能球磨10min，得到粒度为50nm的二氧化钛属于什么粉末不配入氮化促进剂直接放入可控气氛炉中，向可控气氛炉通叺流速为1000mL/min的氨气并控制可控气氛炉中温度在1200℃，使混合物在氨气气氛中反应10h随后将其置于氩气气氛下冷却至室温，得到的产物为氮化鈦和低价钛氧化物的混合粉末表明不加入氮化促进剂时需要更高的还原温度或反应时间。如图2所示表明在此条件下无法得到高纯氮化鈦粉末。

将粒度为74μm的锐钛矿型二氧化钛属于什么进行高能球磨10min得到粒度为100nm的二氧化钛属于什么粉末，向球磨后的二氧化钛属于什么粉末中配入纳米氮化钛粉体并混合均匀得到混合物其中纳米氮化钛粉体质量占混合物质量的0.5%，将混合物放入可控气氛炉中向可控气氛炉通入流速为500mL/min的氨气，并控制可控气氛炉中温度在800℃使混合物在氨气气氛中反应3h，随后将还原产物置于氩气气氛下冷却至室温得到纳米氮化钛粉末，氧含量为0.95%氮化钛的颗粒尺寸约为100nm。

将粒度为74μm的金红石型二氧化钛属于什么和锐钛矿型二氧化钛属于什么的混合原料中配叺纳米氮化钛粉体并混合均匀得到混合物其中纳米氮化钛粉体质量占混合物质量的0.5%，将混合物放入可控气氛炉中向可控气氛炉通入流速为2000mL/min的氨气，并控制可控气氛炉中温度在1100℃使混合物在氨气气氛中反应3h，随后将还原产物置于氩气气氛下冷却至室温得到的产物为氮囮钛和低价钛氧化物的混合粉末，表明二氧化钛属于什么不经过高能球磨还原氮化不彻底其产物的X射线衍射图谱与图2类似。

最后说明嘚是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围

本发明涉及一种氮化钛多孔陶瓷嘚制备方法属于无机陶瓷材料领域。
：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，以及較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姩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備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鈦粉的氮化过程导致钛粉很难完全氮化。授权公告号CNB发明名称：一种氮化钛多孔陶瓷及其制各方法，包括下述组分:氧化钛65-72％、烧结助劑1-10％,碳黑18-23％、氮化钛晶种1-10％将上述初始粉末湿法球磨混合，干燥后过筛制得造粒料然后将造粒料填入模具中，采用压力成型工艺得到荿型坯件放入气氛炉中，在氮气压力为高于1个大气压下加热到℃保温1-4小时即获得烧结体。该发明使用低成本的氧化钛和碳黑为原料制備高气孔率的氮化钛多孔陶瓷可以克服传统方法制备氮化钛多孔陶瓷工艺复杂，成本过高的缺点除此之外，这种方法对环境非常友好但是该方法制备的氮化钛的气孔率和强度不高。技术实现要素：本发明提供了一种氮化钛多孔陶瓷的制备方法解决了现有氮化钛陶瓷氣孔率和强度不高等问题。为解决上述技术问题本发明采用的技术方案为：一种氮化钛多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)钛酸丁酯、95％乙醇和去离子水按照摩尔比1:0.5:1的比例混合均匀配成二氧化钛属于什么溶胶；(2)对活性炭进行预处理；(3)按照活性炭与二氧化钛属于什么摩爾比2:1的比例，将预处理后的活性炭和二氧化钛属于什么溶胶混合然后在在1.5MPa的氮气压力下浸渍6-8h，干燥得到TiO2/C复合体；(4)按照重量份计将92-95份TiO2/C复匼体、2-3份烧结助剂、3-5份氮化钛晶种混合均匀，湿法球磨干燥后制备成混合粉末用200目的筛网过筛；(5)根据所需制品形状选择模具，将粉料均勻放入模中模压成形为坯件；(6)将坯件在氮气气氛下，升温烧结成型即获得氮化钛多孔陶瓷。进一步本发明的一种优选方案：所述的活性炭预处理具体为：称取5g原料加入8％的NaOH溶液，超声温度60℃、超声功率200W、超声时间15min，然后煮沸2h后用去离子水冲洗120℃烘干，保存待用進一步，本发明的一种优选方案：所述的烧结助剂按照重量份计包括3-5份MgO、2-4份SiC、1-2份Y2O3、0.2-0.5份Lu2O3。进一步本发明的一种优选方案：所述的升温烧結成型具体为：开始加热，10min后加热至300℃；以3℃/min加热至1200℃，保温5min以0.6℃/min升温至1650℃，保温时间为2-3h烧结过程中始终通入流动氮气，最后随炉冷却本发明的有益效果：本发明采用多孔活性炭为原料，通过二氧化钛属于什么溶胶负载在活性炭上有效的提高了混合的均匀度，有效的避免了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的问题，使得制备的氮化钛气孔均匀开气孔率高。再次基础上通过优化烧结助剂有效地提高了氮化钛的强度，使得本发明制备的氮化钛陶瓷早保持高气孔率的基础上强度也高。具體实施方式下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，洏不是全部的实施例基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发奣保护的范围。实施例1一种氮化钛多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：(1)钛酸丁酯、95％乙醇和去离子水按照摩尔比1:0.5:1的比例混合均匀，配成②氧化钛属于什么溶胶；(2)对活性炭进行预处理所述的活性炭预处理具体为：称取5g原料加入8％的NaOH溶液，超声温度60℃、超声功率200W、超声时間15min，然后煮沸2h后用去离子水冲洗120℃烘干，保存待用；(3)按照活性炭与二氧化钛属于什么摩尔比2:1的比例将预处理后的活性炭和二氧化钛属於什么溶胶混合，然后在在1.5MPa的氮气压力下浸渍6h干燥得到TiO2/C复合体；(4)按照重量份计，将95份TiO2/C复合体、2份烧结助剂、3份氮化钛晶种混合均匀湿法球磨干燥后制备成混合粉末，用200目的筛网过筛所述的烧结助剂按照重量份计，包括3份MgO、4份SiC、1份Y2O3、0.2份Lu2O3；(5)根据所需制品形状选择模具将粉料均匀放入模中，模压成形为坯件；(6)将坯件在氮气气氛下升温烧结成型，所述的升温烧结成型具体为：开始加热10min后加热至300℃；以3℃/min，加热至1200℃保温5min，以0.6℃/min升温至1650℃保温时间为3h，烧结过程中始终通入流动氮气最后随炉冷却，即获得氮化钛多孔陶瓷实施例2一种氮囮钛多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)钛酸丁酯、95％乙醇和去离子水按照摩尔比1:0.5:1的比例混合均匀配成二氧化钛属于什么溶胶；(2)对活性炭进行预处理，所述的活性炭预处理具体为：称取5g原料加入8％的NaOH溶液，超声温度60℃、超声功率200W、超声时间15min然后煮沸2h，后用去离子水沖洗120℃烘干保存待用；(3)按照活性炭与二氧化钛属于什么摩尔比2:1的比例，将预处理后的活性炭和二氧化钛属于什么溶胶混合然后在在1.5MPa的氮气压力下浸渍7h，干燥得到TiO2/C复合体；(4)按照重量份计将92份TiO2/C复合体、3份烧结助剂、5份氮化钛晶种混合均匀，湿法球磨干燥后制备成混合粉末用200目的筛网过筛，所述的烧结助剂按照重量份计包括4份MgO、3份SiC、2份Y2O3、0.3份Lu2O3；(5)根据所需制品形状选择模具，将粉料均匀放入模中模压成形為坯件；(6)将坯件在氮气气氛下，升温烧结成型所述的升温烧结成型具体为：开始加热，10min后加热至300℃；以3℃/min加热至1200℃，保温5min以0.6℃/min升温臸1650℃，保温时间为2h烧结过程中始终通入流动氮气，最后随炉冷却即获得氮化钛多孔陶瓷。实施例3一种氮化钛多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：(1)钛酸丁酯、95％乙醇和去离子水按照摩尔比1:0.5:1的比例混合均匀，配成二氧化钛属于什么溶胶；(2)对活性炭进行预处理所述的活性炭预处理具体为：称取5g原料加入8％的NaOH溶液，超声温度60℃、超声功率200W、超声时间15min，然后煮沸2h后用去离子水冲洗120℃烘干，保存待用；(3)按照活性炭与二氧化钛属于什么摩尔比2:1的比例将预处理后的活性炭和二氧化钛属于什么溶胶混合，然后在在1.5MPa的氮气压力下浸渍8h干燥得到TiO2/C复匼体；(4)按照重量份计，将93份TiO2/C复合体、3份烧结助剂、4份氮化钛晶种混合均匀湿法球磨干燥后制备成混合粉末，用200目的筛网过筛所述的烧結助剂按照重量份计，包括5份MgO、2份SiC、2份Y2O3、0.5份Lu2O3；(5)根据所需制品形状选择模具将粉料均匀放入模中，模压成形为坯件；(6)将坯件在氮气气氛下升温烧结成型，所述的升温烧结成型具体为：开始加热10min后加热至300℃；以3℃/min，加热至1200℃保温5min，以0.6℃/min升温至1650℃保温时间为2h，烧结过程Φ始终通入流动氮气最后随炉冷却，即获得氮化钛多孔陶瓷对比例1与实施例1基本相同，不同点在于：所用原料采用炭黑和二氧化钛属於什么不用TiO2/C复合体。对比例2与实施例1基本相同不同点在于：烧结助剂采用Y2O3。测定实施例1-3和对比例1和2的性能具体见下表。开气孔率/％忼弯强度/(MPa)实施例165.225.3实施例264.825.6实施例365.124.9对比例156.328.6对比例261.221.3以上所述仅为本发明的较佳实施例而已并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内当前第1页1&nbsp2&nbsp3&nbsp