JPH10182122A - 安定化炭化バナジウム及び炭化クロム相の合成 - Google Patents

安定化炭化バナジウム及び炭化クロム相の合成

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JPH10182122A
JPH10182122A JP9268768A JP26876897A JPH10182122A JP H10182122 A JPH10182122 A JP H10182122A JP 9268768 A JP9268768 A JP 9268768A JP 26876897 A JP26876897 A JP 26876897A JP H10182122 A JPH10182122 A JP H10182122A
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chromium
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きなN2 含有量を有し、酸素に対し敏感で
ないクロム及び(又は)バナジウムの炭化物を形成する
方法を与える。 【解決手段】 バナジウム、クロム、及びそれらの混合
物からなる群から選択された金属原子を含有する前駆物
質化合物を不活性窒素含有雰囲気中で反応温度へ加熱
し、前記不活性窒素含有雰囲気を炭化用ガスによって置
き換え、前記前駆物質を金属炭化物を形成するのに有効
な時間反応させることによって前記前駆物質化合物を炭
化する、ことからなる炭化物粒子製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロム又はバナジ
ウムの炭化物で、酸素に対し敏感でない炭化物を形成す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属炭化物は、種々の異なった用途で用
いられている。或る金属炭化物は研磨材料として用いら
れているが、バナジウム及びクロムの炭化物のような他
のものは粒子成長阻止剤である。殆どの部品に対し、こ
れらの炭化物は元素状金属又は酸化物を、炭素と比較的
高温で、1500〜1800℃の範囲の温度で反応させ
ることにより形成してる。
【0003】炭化バナジウム及び炭化クロムの現在の商
業的品質のものは、大きな酸素感応性を有する。この感
応性は、粒径が減少する程大きくなり、空気に曝した炭
化バナジウム中、1%より大きな酸素含有量を測定する
ことは珍しくない。バナジウム及びクロムの炭化物は、
炭化タングステン・コバルト硬質金属を製造する時の粒
子成長阻止剤として用いられている。バナジウム及びク
ロムの酸化は、これらの酸化物が低い温度では容易に還
元されないと言う点でタングステン炭化物を処理する時
の問題を与えている。還元は800℃より高い温度で起
き、炭素損失及び脱ガスによる多孔質を与える結果にな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、酸素に対し敏感でないクロム又はバナジウムの炭化
物を形成する方法を与えることにある。更に、本発明の
目的は、大きなN2 含有量を有するVC及びCr3 C2
を形成する方法を与えることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的及び利点
は、Cr又はV前駆物質組成物を、窒素雰囲気中で反応
温度へ加熱し、そのクロム又はバナジウムを炭素化用ガ
スの存在下で反応させることにより達成される。炭素含
有ガスは酸素を含まず、炭素と水素だけを含むのが好ま
しい。炭化用ガスを、今度は水素と混合し、できれば更
に窒素、ヘリウム、又はアルゴンのような不活性ガスと
混合する。これによりVC及び(又は)Cr3 C2 が形
成され、それを次に窒素雰囲気中で冷却する。これによ
り窒素含有量が1%より大きく、酸素含有量が0.5%
より少ないVC及び(又は)Cr3C2 を与える。
【0006】本発明の目的及び利点は、次の詳細な説明
及び図面を見ることにより理解されるであろう。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明によれば、クロム又はバナ
ジウムの炭化物は、前駆物質組成物を炭化することによ
り形成される。前駆物質組成物は、目的の金属、クロム
又はバナジウムの一方を含んでいるどのような固体組成
物でもよいが、その組成物は炭素、水素、窒素、又は酸
素以外の元素を含まないものとする。第一に、これらの
前駆物質組成物は、他の金属又はセラミックスを、それ
らが目的生成物として望ましいものでない限り、含むべ
きではない。
【0008】有機金属組成物は、バナジン酸アンモニウ
ムのようなこれら材料のアンモニウム塩と同様、特に適
している。他の前駆物質組成物の例には、水酸化酢酸ク
ロム、及び酸化クロム、又は酸化バナジウム化合物が含
まれる。
【0009】大きな粒子の前駆物質粉末でも用いること
ができるが、前駆物質組成物の粒径はできるだけ小さい
のが好ましく、約100μより小さい粒径が好ましい。
これは、希望の粒径を形成するように粉砕又は噴霧乾燥
により達成することができる。噴霧乾燥を用いる場合、
前駆物質組成物を水のような溶媒に溶解し、噴霧乾燥し
て小さな粒子を形成する。
【0010】粒状前駆物質組成物を、同時に還元/炭化
にかける。この炭化のための反応器は、流動床反応器、
回転床反応器、又は固定床を持つ管状反応器のような種
々の異なった反応器のいずれでもよい。反応器の特定の
選択は、本発明にとって必須のものではない。
【0011】最初に前駆物質バナジウム又はクロム組成
物を、主に窒素から形成されている不活性ガス中で反応
温度へ加熱する。ガスの一部分は他の不活性ガス、特に
ヘリウム又はアルゴンでもよいが、これは少なくとも2
0体積%、好ましくは50体積%の窒素を含み、酸素を
含まないものである。反応温度は約800℃〜約110
0℃に設定する。前駆物質が窒素含有ガスの存在下で反
応温度まで加熱された後、炭化用ガスを反応器へ導入し
て、不活性窒素含有ガスと置換する。
【0012】炭化用ガスは、炭素及び水素だけから形成
された組成物であるべきである。これらのガスには、メ
タン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、ブテン、
アセチレン等のような低分子量炭化水素が含まれる。こ
れを水素及び(又は)不活性希釈ガスと一緒にする。希
釈剤として用いることができる不活性ガスには、窒素、
ヘリウム、及びアルゴンが含まれる。これらの組成物は
酸素又は他の障害になる元素を含まない。このガスは少
なくとも約2の炭素活性度を有するのが好ましい。
【0013】反応時間は、用いられる前駆物質組成物の
量、床の深さ、及び反応器の種類により広く変えること
ができる。流動床反応器では、比較的短い時間、8時間
より短い時間を用いることができるが、固定床反応器で
は、その時間は、炭化用ガスが前駆物質組成物中へ浸透
するのにかかる時間、バッチの大きさ、ガスの流量によ
り4〜16時間になるであろう。
【0014】形成された炭化物粒子は、バナジウムにつ
いては1%〜3%の窒素含有量、及び好ましくは0.5
%より少ない酸素含有量、クロムについては約0.6%
より少ない酸素含有量、及び1%より大きい窒素含有量
を有する。
【0015】形成された金属炭化物粒子は、1μより小
さな粒径を有し、これは切削工具等に用いるのと同様、
他の組成物と混合するのに特に有用である。更に、それ
ら粒子自身は極めて砕け易く、それは粉砕中の炭化物粒
子の均一な分散を更に確実に与える。
【0016】
【実施例】本発明の利点は次の詳細な実施例を参照する
ことにより一層よく理解されるであろう。
【0017】例1 10ポンドのメタバナジン酸アンモニウムを、管状炉中
の皿の上に乗せ、窒素雰囲気中で800℃で4時間か焼
した。か焼後、窒素を水素/10%メタンで置き換え、
炭化を16時間行なった。過剰の炭素(遊離)を、水素
単独を数時間流すことにより除去した。分析は次のこと
を示していた: 酸素 <0.5% 窒素 3.5% 粒径 <1μ 次に窒素中で冷却した。
【0018】このようにして本発明を用いることによ
り、バナジウム、クロム炭化物、及びそれらの混合物を
含む1μより小さい粒子を作ることができる。これらの
粒状炭化物は、今度は、これらの炭化物が従来用いられ
ていた実質的にどのような用途でも有用である。それら
の粒径により、それらは容易に混合することができ、一
層効果的である。更に、これらの炭化物は酸素に対し敏
感ではない。従って、それらは周囲環境に曝しても酸素
を取り込まない。そのため今度は強度を失うことなく焼
結することができる。
【0019】本発明を、本発明を実施する現在知られて
いる好ましい方法と共に記述してきた。しかし、本発明
自体は、特許請求の範囲によってのみ規定されるべきも
のである。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化バナジウム、炭化クロム、及びそれ
    らの混合物からなる群から選択された炭化物粒子を製造
    する方法において、 前駆物質化合物を不活性窒素含有雰囲気中で反応温度へ
    加熱し、然も、前記前駆物質化合物はバナジウム、クロ
    ム、及びそれらの混合物からなる群から選択された金属
    原子を含有し、 前記不活性窒素含有雰囲気を炭化用ガスによって置き換
    え、前記前駆物質を金属炭化物を形成するのに有効な時
    間反応させることによって前記前駆物質化合物を炭化す
    る、ことからなる炭化物粒子製造方法。
  2. 【請求項2】 形成された金属炭化物を不活性窒素含有
    ガス中で冷却することを更に含む、請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 不活性窒素含有雰囲気が、少なくとも5
    0体積%の窒素を含有する、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 炭化用ガスを、メタン、エタン、プロパ
    ン、ブタン、ブテン、エチレン、及びアセチレンからな
    る群から選択する、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 反応温度が少なくとも約800℃であ
    る、請求項2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 時間が少なくとも約4時間である、請求
    項2に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前駆物質化合物を、元素状バナジウム、
    元素状クロム、硝酸バナジウム、硝酸クロム、バナジン
    酸アンモニウム、水酸化酢酸クロム、バナジウムの酸化
    物、及びクロムの酸化物からなる群から選択する、請求
    項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 炭化用ガスが少なくとも約2の炭素活性
    度を有する、請求項6に記載の方法。
  9. 【請求項9】 炭素活性度が、炭化水素ガスと水素との
    混合物である、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 炭化用ガスが、窒素、ヘリウム、及び
    アルゴンからなる群から選択された不活性希釈剤を更に
    含有する、請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 請求項1に記載の方法により製造され
    た生成物。
  12. 【請求項12】 請求項2に記載の方法により製造され
    た生成物。
  13. 【請求項13】 請求項3に記載の方法により製造され
    た生成物。
  14. 【請求項14】 請求項4に記載の方法により製造され
    た生成物。
  15. 【請求項15】 請求項5に記載の方法により製造され
    た生成物。
  16. 【請求項16】 請求項6に記載の方法により製造され
    た生成物。
  17. 【請求項17】 請求項7に記載の方法により製造され
    た生成物。
  18. 【請求項18】 請求項8に記載の方法により製造され
    た生成物。
  19. 【請求項19】 請求項9に記載の方法により製造され
    た生成物。
  20. 【請求項20】 請求項10に記載の方法により製造さ
    れた生成物。
  21. 【請求項21】 約0.5%より少ない酸素含有量、及
    び少なくとも約3.5%の窒素含有量を有する炭化バナ
    ジウム粒子。
  22. 【請求項22】 約0.6%より少ない酸素含有量、及
    び少なくとも約1%の窒素含有量を有する炭化クロム粒
    子。
  23. 【請求項23】 請求項1に記載の方法により製造され
    た、0.15%〜0.8%の炭化バナジウム化合物を含
    有する炭化物工具。
  24. 【請求項24】 請求項1に記載の方法により製造され
    た、0.2%〜0.9%の炭化クロム化合物を含有する
    炭化物工具。
  25. 【請求項25】 炭化バナジウム及び炭化クロムからな
    る群から選択された炭化物粒子の製造方法において、前
    駆物質化合物を少なくとも約800℃の反応温度に、少
    なくとも約50%の窒素を含む不活性窒素含有雰囲気中
    で加熱し、然も、前記前駆物質化合物がバナジウム及び
    クロムからなる群から選択された金属を含有し、 前記不活性窒素含有雰囲気を、水素及び炭化水素ガスと
    の組合せからなる炭化用ガスで置き換え、前記前駆物質
    を950℃で少なくとも約8時間反応させて金属炭化物
    粒子を形成させることにより前記前駆物質化合物を炭化
    し、 前記金属炭化物粒子を、少なくとも約50%の窒素を含
    有する不活性窒素含有雰囲気中で冷却する、ことからな
    る炭化物粒子製造方法。
JP9268768A 1996-10-02 1997-10-01 安定化炭化バナジウム及び炭化クロム相の合成 Pending JPH10182122A (ja)

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