金属铬与氮在不同条件下会形成具有不同氮含量的金属铬氮化物质,常见金 属铬的氮化物有CrN和Cr2N,称为氮化铬((Chromium Nitrides )。CrN和Cr2N 都是耐热合金重要的冶金第二相,特别是对特种钢来说,可以作为增强添加剂。 但是,CrN和C12N具有不同的物理、化学、机械性能。一般认为,CrN的综合使用性能高于Cr2N,如CrN的耐酸碱腐蚀性能明显高于Cr2N。因此,市场对氮化金属铬的需求符合氮含量与价格的正比关系。

论文通过两步法分别制备出含氮铬粉原料和铬的高氮氮化物(氮含量大于 15%)。工艺过程为:通过金属铝粉与三氧化二铬发生自蔓延还原反应,加入硝 酸钠作为发热剂、尿素作为增氮剂,反应制得含氮金属铬粉,作为进一步氮化的前驱体;将含氮金属铬粉压制成型置于高温氮化炉内,通入高纯氮气,控制温度、 氮气压力、氮化时间,制备出氮含量15%~20%的高氮氮化铬粉末。
D一步,自蔓延还原反应制备金属铬粉,并在反应中加入尿素作为添加剂进 行氮化,制备出具有一定氮含量的金属铬粉原料。结果表明,铝粉与三氧化二铬 按照原有生产配比,加入质量百分比5%~15%的尿素提供氮元素,同时按实践 经验再加入硝酸钠和铝粉作为供热原料。自蔓延还原氮化反应完成后,冶炼出的金属块含有金属铬和Cr2N,其中氮含量占总金属块质量百分比为2%~6% 。
第二步,以上述含氮金属铬粉为原料,制备高氮金属铬氮化物。结果表明, 将含氮金属铬粉压制成型置于高温氮化炉内,通入高纯氮气,开始氮化反应。其 特征为分两个阶段完成:D一阶段,氮化温度900~950℃,氮气压力为10~ 120kPa,氮化时间为12~15小时;第二阶段,氮化温度800~900℃,氮气压力 为10~120kPa,氮化时间为8~10小时。得到金属铬氮化物为主要为CrN,以 及少量的Cr2N,氮含量为15%~20% 。
论文所采用技术与现有制备方法相比,其显著的有益效果体现在:采用成熟 自蔓延还原反应制备金属铬技术,加入增氮剂对还原出金属铬渗氮,得到具有氮 含量为2%~6%的含氮金属铬粉作为前驱体。再利用高纯氮气在高温氮化炉中进 行氮化,可以制备出氮含量高于15%的高氮铬粉产品。该方法具有工艺简单、流程短的特点,可以满足高产量、低成本的工业化生产要求。比现有金属铬粉直接 氮化生产高氮铬粉的产品的氮含量高5%以上。
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