專利名稱：一種熔鹽中電化學還原固態(tài)金屬氧化物低溫合成高熔點金屬碳化物方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高熔點金屬碳化物低溫合成技術領域，具體涉及一種熔鹽中電化學還原固態(tài)金屬氧化物低溫合成高熔點金屬碳化物方法。
背景技術：
高熔點金屬碳化物具有高熔點、高硬度、高電導性、導熱性好、抗氧化、化學性質穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性好的特點，其及其復合制品在機械加工、化工、冶金礦產、航天領域、聚變堆和微電子等高技術領域有著很好的應用前景。目前國內外高熔點金屬碳化物合成的主要方法有碳熱還原法、直接反應法和溶膠凝膠法。此外，還有如金屬熱還原法、微波法、熱等離子法，化學氣相沉積法等方法。然而反應溫度高、能耗大、成本高，或原料獲得困難和工藝復雜、設備要求高、污染環(huán)境等問題一直困擾著高熔點金屬碳化物的生產。

發(fā)明內容
針對現有高熔點金屬碳化物合成技術的不足之處，本發(fā)明提供一種熔鹽中電化學還原固態(tài)金屬氧化物低溫合成高熔點金屬碳化物方法。本發(fā)明方法以氯化鈣為電解質，金屬氧化物與碳粉的混合物壓片燒結制成陰極， 石墨為陽極，施加低于氯化鈣分解電壓，850°C左右，電化學還原合成高熔點金屬碳化物。生產高熔點金屬碳化物時，將金屬氧化物粉和碳粉按比例在球磨機中充分混合后，壓塊燒結制成固態(tài)陰極；石墨坩堝兼陰極導體；石墨等碳素材料為陽極；氯化鈣烘干除水，Ar氣體保護，極間距> lcm、85(TC左右，施加低于氯化鈣分解而高于氧化物分解恒電壓還原合成高熔點金屬碳化物。電解一段時間后取出陰極，再插入另一個陰極連續(xù)電解合成高熔點金屬碳化物。取出的陰極破碎，水洗除鹽，60°C烘干，檢測、封裝。本發(fā)明的熔鹽電解質氯化鈣采用常規(guī)方法200°C恒溫2天脫水制成。本發(fā)明方法利用熔鹽中電化學還原固態(tài)高熔點金屬氧化物與碳的混合物直接低溫合成高熔點金屬碳化物，方法簡單，工藝流程短，能耗少，成本低，對環(huán)境友好。通過化學分析對產品進行分析，生產的高熔點金屬碳化物純度可達2-4N。
具體實施例方式實施例1將2公斤按照摩爾比為1 2的TiO2-C在球磨機中充分混合，壓塊成型，IlOO0C， Ar氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2 天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到 850°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化鈦含量可達2 4N。實施例2將2公斤按照摩爾比為2 5的WO3-C在球磨機中充分混合，壓塊成型，1000°C，Ar 氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到850°C， 電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化鎢含量可達2 4N。實施例3將2公斤按照摩爾比為3 7的Cr2O3-在球磨機中充分混合，壓塊成型，1100°C，Ar 氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到850°C， 電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化鉻含量可達2 4N。實施例4將2公斤按照摩爾比為1 2的^O2-C在球磨機中充分混合，壓塊成型，IlOO0C， Ar氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2 天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到 850°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化鋯含量可達2 4N。實施例5將2公斤按照摩爾比為2 9的Ta2O5-C在球磨機中充分混合，壓塊成型，1100°C， Ar氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2 天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到 850°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化鉭含量可達2 4N。實施例6將2公斤按照摩爾比為2 9的Nb2O5-C在球磨機中充分混合，壓塊成型，1100°C， Ar氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2 天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到 850°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化鈮含量可達2 4N。實施例7將2公斤按照摩爾比為2 9的V2O5-C在球磨機中充分混合，壓塊成型，1100°C，Ar 氣體保護燒結制成固態(tài)陰極，放入石墨坩堝兼陰極導體；將2公斤氯化鈣200°C恒溫2天脫水后加入到石墨坩堝中；將坩堝放入封閉反應器內，通入Ar保護氣氛，通電加熱到850°C， 電解質熔化后，插入石墨棒陽極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，電解10小時，取出陰極片，放入另一個陰極片繼續(xù)電解。將取出陰極片粉碎，水洗除鹽，60°C烘干，封裝。通過化學分析，產品中碳化釩含量可達2 4N。
權利要求
1.一種以氯化鈣為熔鹽電解質，固態(tài)金屬氧化物與碳的混合物燒結制成陰極片，石墨等碳素材料為陽極，850°C左右，施加低于氯化鈣分解分解高于金屬氧化物還原的電壓，電化學低溫合成高熔點碳化物方法，其特征在于包括如下步驟(1)以氯化鈣作熔鹽電解質，先將氯化鈣200°C，恒溫2天脫水；(2)將金屬氧化物粉和碳粉按比例稱量，在球磨機中充分混合后壓塊，氬氣保護燒結制成陰極片；石墨等碳素材料為陽極；(3)將陰極片放入石墨坩堝兼陰極導體中，添入氯化鈣熔鹽電解質，氬氣保護，極間距彡lcm、85(TC左右，施加低于氯化鈣分解高于金屬氧化物還原的恒電壓還原合成高熔點金屬碳化物；(4)電解一段時間后取出陰極片，再放入另一個陰極片繼續(xù)還原；取出的陰極片破碎， 水洗除鹽，60°C烘干，檢查、封裝。
2.根據權利要求1所述的一種以氯化鈣為熔鹽電解質，固態(tài)金屬氧化物與碳的混合物燒結制成陰極，石墨等碳素材料為陽極，850°C左右，施加低于氯化鈣分解分解高于金屬氧化物還原的電壓，電化學低溫合成高熔點碳化物方法，其特征在于步驟(1)以氯化鈣作熔鹽電解質，先將氯化鈣200°C，恒溫2天脫水。
3.根據權利要求1所述的一種以氯化鈣為熔鹽電解質，固態(tài)金屬氧化物與碳的混合物燒結制成陰極，石墨等碳素材料為陽極，850°C左右，施加低于氯化鈣分解分解高于金屬氧化物還原的電壓，電化學低溫合成高熔點碳化物方法，其特征在于步驟( 將金屬氧化物粉和碳粉按比例稱量，在球磨機中充分混合后壓塊，氬氣保護燒結制成陰極片；石墨等碳素材料為陽極。
4.根據權利要求1所述的一種以氯化鈣為熔鹽電解質，固態(tài)金屬氧化物與碳的混合物燒結制成陰極，石墨等碳素材料為陽極，850°C左右，施加低于氯化鈣分解分解高于金屬氧化物還原的電壓，電化學低溫合成高熔點碳化物方法，其特征在于步驟C3)將陰極片放入石墨坩堝兼陰極導體中，添入氯化鈣熔鹽電解質，氬氣保護，極間距> lcm、85(TC左右，施加低于氯化鈣分解高于金屬氧化物還原的恒電壓還原合成高熔點金屬碳化物。
5.根據權利要求1所述的一種以氯化鈣為熔鹽電解質，固態(tài)金屬氧化物與碳的混合物燒結制成陰極，石墨等碳素材料為陽極，850°C左右，施加低于氯化鈣分解分解高于金屬氧化物還原的電壓，電化學低溫合成高熔點碳化物方法，其特征在于步驟電解一段時間后取出陰極片，再放入另一個陰極片繼續(xù)還原；取出的陰極片破碎，水洗除鹽，60°C烘干，檢查、封裝。
全文摘要
本發(fā)明一種熔鹽中電化學還原固態(tài)金屬氧化物低溫合成高熔點金屬碳化物方法，涉及高熔點金屬碳化物低溫合成技術領域。該方法步驟包括(1)以氯化鈣作熔鹽電解質，200℃，恒溫2天脫水；(2)將金屬氧化物粉和碳粉按比例球磨混合、壓塊，氬氣保護燒結制成陰極片；石墨等碳素材料為陽極；(3)將陰極片放入石墨坩堝兼陰極導體中，加入氯化鈣，氬氣保護，極間距≥1cm、850℃左右，施加低于氯化鈣分解高于金屬氧化物還原的恒電壓合成高熔點金屬碳化物；(4)還原一段時間后取出陰極片，再放入另一個陰極片繼續(xù)還原；取出的陰極片破碎，水洗除鹽，60℃烘干，檢查、封裝。該方法工藝流程短，能耗少，成本低，對環(huán)境友好。高熔點金屬碳化物含量可達2-4N。
文檔編號C25B1/00GK102268686SQ20111008999
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權日2011年4月12日
發(fā)明者王錦霞, 翟玉春, 謝宏偉, 郎曉川 申請人:東北大學