高熔点导电硬陶瓷材料钽的碳化物的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103601188103601188A(43)申请公布日2014.02.26(21)申请号201310636225.1(22)申请日2013.11.30(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人崔田吕云洲朱品文刘冰冰何志(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人王恩远(51)Int.Cl.C01B31/30(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图4页附图4页(54)发明名称高熔点导电硬陶瓷材料钽的碳化物的制备方法(57)摘要本发明的高熔点导电硬陶瓷材料钽的碳化物的制备方法，属于陶瓷材料的技术领域。钽的碳化物主要组分是TaC或Ta2C。以钽粉和碳粉为原料，经混料压块、组装、高温高压合成、冷却卸压的工艺过程制得钽的碳化物材料；所述的高温高压合成，是在高压装置上进行，在压力为5.2～6.0GPa、温度为2000～2200K下保温保压60～180分钟。本发明方法简单，不采用任何助熔剂，易于实施；制备出单一相的较高纯度的TaC或Ta2C；制备出的TaC材料具有高熔点、高导电率和高硬度；制备过程中有效地抑制了钽蒸汽的产生，杜绝了对人员与环境造成伤害和污染；可有效地利用被淘汰的小腔体六面顶液压机，延伸其使用年限，节省能耗。CN103601188ACN10368ACN103601188A权利要求书1/1页1.一种钽的碳化物的高温高压制备方法，所述的钽的碳化物主要组分是TaC；制备方法是：以钽粉和碳粉为原料，经混料压块、组装、高温高压合成、冷却卸压的工艺过程制得钽的碳化物材料；所述的混料压块，是将钽粉和碳粉按摩尔比1∶1进行混合，按合成腔体大小压成块状；所述的组装，是将块状原料装入加热容器，放入合成腔体中；所述的高温高压合成，是在高压装置上进行，在压力为2.0～6.0GPa、温度为2000～2500K下保温保压10～180分钟；所述的冷却卸压，是停止加热后自然冷却至室温后卸压。2.根据权利要求1所述的钽的碳化物的高温高压制备方法，其特征是，所述的高温高压合成，是在压力为5.2～6.0GPa、温度为2000～2200K下保温保压60～120分钟。3.根据权利要求1或2所述的钽的碳化物的高温高压制备方法，其特征是，所述的冷却卸压，是停止加热后先保压3～8分钟后卸压，再自然冷却至室温。4.根据权利要求1或2所述的钽的碳化物的高温高压制备方法，其特征是，所述的组装，合成腔体内充氩气保护。5.一种钽的碳化物的高温高压制备方法，所述的钽的碳化物主要组分是Ta2C；制备方法是：以钽粉和碳粉为原料，经混料压块、组装、高温高压合成、冷却卸压的工艺过程制得钽的碳化物材料；所述的混料压块，是将钽粉和碳粉按摩尔比2∶1进行混合，按合成腔体大小压成块状；所说的组装，是将块状原料装入加热容器，放入合成腔体中；所说的高温高压合成，是在高压装置上进行，在压力为5.2GPa、温度为2100K下保温保压60分钟；所述的冷却卸压，是停止加热后自然冷却至室温后卸压。6.根据权利要求5所述的钽的碳化物的高温高压制备方法，其特征是，所述的冷却卸压，是停止加热后先保压3～8分钟后卸压，再自然冷却至室温。7.根据权利要求5或6所述的钽的碳化物的高温高压制备方法，其特征是，所述的组装，合成腔体内充氩气保护。2CN103601188A说明书1/3页高熔点导电硬陶瓷材料钽的碳化物的制备方法技术领域[0001]本发明属于一种高熔点导电硬陶瓷材料的技术领域，特别涉及主要组分为碳化钽（TaC）或碳化二钽（Ta2C）的钽的碳化物的制备方法。背景技术[0002]陶瓷材料具有熔点高、耐高温、硬度高，耐磨损，化学稳定性高、耐氧化和腐蚀以及重量轻、弹性模量大、强度高等优良性能，广泛用于工模具，发动机、计算机光学器件等方面。而导电陶瓷材料还具有良好的导电能力，广泛应用于氧化气氛中的高温电热体、高温燃料电池(HTFC)的阴极和互连材料、磁流体发电(MHD)的电极等。高熔点导电硬陶瓷材料，主要有碳化物、硼化物和氮化物。如硬质合金碳化钨，被广泛应用于多个工业领域。碳化钽（熔点3880℃）是另外一种重要的金属陶瓷材料，用它做成的刀具，可耐3800℃高温，还可用作硬质合金晶粒细化剂，有效提高合金性能，其工业用量已达到硬质合金产量的0.5-5%。[0003]在传统的制备钽碳化合物方法中，基本上都是采用碳化法，即以五氧化二钽和炭黑为原料制备碳化钽。典型的制备过程为：将1摩尔五氧化二钽和7摩尔炭黑充分混合，放入还原炉中，在氢或真空中于1500℃下加热还原1h，即制得碳化钽粉末。在该方法中，得到的产品为粉末状。粉末状的样品，还不能够形成陶瓷制品