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微波还原与微波氮化的应用

来源:湖南长仪微波科技有限公司作者:长仪微波网址:http://www.changemw.com
文章附图


  在冶金过程中,常用金属氧化物碳热还原氮化制备氮化合金产品。在这一过程中,金属氧化物还原的一个重要问题是反应物之间的紧密接触。接触的紧密程度直接影响还原度的高低。因此提出了采用氧化物和碳的混合料制成混合球团的方法来增加反应物料之间的接触。但是此法由于忽略了常规加热不能对棍合球团进行快速整体加热来弥补鲍氏反应中碳气化所消耗的热量,因此随着还原反应的进行,还原速率的降低,在球团内部形成了“冷核”。因此传统碳热还原法往往通过提高物料反应温度、延长反应时间以及添加助剂的方法来克服“冷核”问题。

  微波技术具有体加热的特点,碳热还原法应用于微波技术中可以解决传统加热方式产生的“冷核”问题,从而有望缩短反应时间,提高反应速率,降低反应温度。同时因氮化硅的致密化过程与氮化过程相关,微波辅助加热在物料内部形成温度场与常规加热温度场相反,使密度较高产物首先在球料中心生成,利于生成气体排除和反应气体向内扩散。


  微波氮化温度为1723K,氮化时间为分钟120min。产物氮化钒的氮含量为12.6%,钒含量79.2%,碳含量4.6%,密度为6.5g/cm3。与间歇式电加热制备氮化钒相比,产品的性能有所降低,但工艺过程简单,大大缩短时间。微波辅助碳热还原法制备氮化钒采用原料价格低廉,在较低温度和较短时间内,无须添加密度添加剂即可制得符合钢铁行业使用标准的氮化钒合金。

  采用微波原位合成氮化钒/氮化铬复合粉末的最佳工艺与制备CrN最佳工艺相同,为:22 wt.%配碳量,N2气氛,加热2h。制备出的复合粉末平均颗粒尺寸约为400nm,氮元素质量分数达到16.45%,粉末比表面积为7.22m2/g。粉末颗粒大多为多边形状,少数颗粒间存在烧结颈,出现硬团聚。在制备过程中,氮化钒/氮化铬的最低生成温度为929℃,与传统碳热还原法相比(>1200℃),微波加热能够明显降低反应温度。氮化钒/铬复合粉末作为添加剂使用时,能够使陶瓷结合剂的抗折强度提高188%,流动性提高 90.2%。

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