一种碳化铪制备方法与流程

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种碳化铪制备方法。

背景技术：

碳化铪具有高熔点(3980℃)、高硬度、热稳定性好、导电性好等优良特点，在微电子、核能、航空航天等领域中有着很好的应用前景。

目前，国内外报道的碳化铪的合成方法主要有：1.直接碳热还原法，采用石墨和氧化铪固相混合后，在1900℃高温灼烧得到碳化铪产品，该方法固相混合均匀性较差，产品纯度影响较高。2.采用hfocl2和盐酸、正丁醇等原料，在1500℃制备出颗粒形貌不一的碳化铪粉末，颗粒有严重的团聚情况。3.采用化学气相沉积法，以hfcl4和适量的ch4和h2为原料，制备出碳化铪，此方法时间长、产率低，方法难度大。

针对目前生产工艺存在的混合均匀性差、产量低、纯度差的问题，本发明提出利用液体碳前躯体和氧化铪粉体混合后烧结技术，得到高纯碳化铪粉体，并实现工程化。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的反应均匀性差、产量低、杂质含量高等问题，提出利用过量的粘稠状糖类物质和氧化铪混合均匀，从而可以在高温灼烧时保证氧化铪和碳完全反应得到高纯碳化铪产品。

本发明的技术方案是：一种碳化铪制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将糖类物质溶解在水中搅拌，温度控制在25-80℃，形成粘稠状物质。将氧化铪粉体加入到粘稠状物质中充分搅拌均匀。

步骤2：将搅拌后的物质转移到真空碳管炉中，进行三段烧结。

步骤3：自热降温后，取出粉体，破碎后即可获得产品。

进一步的，所述的碳化铪粉体制备方法，其特征在于将糖类形成粘稠状液体，再加入氧化铪粉体后可以得到混合均匀的泥状物料。

进一步的，所述的三段烧结为：先在惰性气氛下缓慢升温至150-300℃，将糖类物质碳化2-5h；继续升温至1500-2000℃进行高温烧结6-12h；最后降温至500-700℃空气气氛下灼烧6-12h。

进一步的，所述的碳化铪粉体制备方法，其特征在于所述的糖类物质中的碳和氧化铪的摩尔比高于1，优化值为1.5-3。

进一步的，所述的碳化铪粉体制备方法，其特征在于所述的糖类物质可以为葡萄糖、蔗糖、果糖中的一种或者多种组合。

进一步的，所述的惰性气氛主要为氩气。

本发明的有益效果，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明采用糖类形成粘稠液体，有利于在氧化铪表面均匀包裹起来，使得整个反应均匀，产品中氧化铪含量低。

本发明采用同一设备中三段烧结技术，流程简单，操作方便，利于工程化放大。

附图说明

图1为本发明碳化铪制备方法实施工艺流程。

图2为本发明实施例1制备的碳化铪粉体xrd图谱。

图3为本发明实施例2制备的碳化铪粉体xrd图谱。

表1为本发明实施例1和2制备的碳化铪粉体纯度测试结果。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，需要说明的是，对于这些实施方式的说明内容，仅截取了所需要的某种材料或者某种方法，用于帮助理解本发明内容，不构成对本发明的限定。

实施例1

取1000kg葡萄糖放入到500ml水中搅拌，搅拌至粘稠状即可，无需完全溶解。随后加入50g二氧化铪粉体(粒径100nm-3μm)。搅拌完成后物料仍保持为泥状。将搅拌好的泥料置于真空碳管炉中，通入氩气，采用1℃/min的速率缓慢升高至200℃，保温5h，随后继续以10℃/min升温速率升到1500℃烧结6h，随后以10℃/min速率降温至500℃，此时将气氛改为空气，保温6h后随炉降至室温。随后将烧结完的物料取出，采用破碎机破碎后封装即可获得产品，进行xrd物相测试，采用失重法测游离态碳含量并采用红外吸收法测试氧含量。

实施例2

取1000kg蔗糖放入到500ml水中搅拌，搅拌至粘稠状即可，无需完全溶解。随后加入100g二氧化铪粉体(粒径100nm-3μm)。搅拌完成后物料仍保持为泥状。将搅拌好的泥料置于真空碳管炉中，通入氩气，采用1℃/min的速率缓慢升高至200℃，保温5h，随后继续以10℃/min升温速率升到1800℃烧结12h，随后以10℃/min速率降温至600℃，此时将气氛改为空气，保温12h后随炉降至室温。随后将烧结完的物料取出，采用破碎机破碎后封装即可获得产品，进行xrd物相测试，采用失重法测游离态碳含量并采用红外吸收法测试氧含量。

附表1

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种碳化铪粉体的制备方法，包括制胶、搅拌、干燥、三段烧结、破碎工序。首先，将糖类物质溶解在水中，形成粘稠状物质，然后加入纳米级或者微米级的二氧化铪粉体，充分搅拌混合均匀。随后在真空碳管炉中进行三段烧结。所得烧结后的物质经过破碎后得到碳化铪产品。本发明工艺简单，产品纯度高，操作少，成本低，有利于规模化推广。

技术研发人员：石志霞;孙静;彭程;张碧田;段华英;张恒
受保护的技术使用者：有研工程技术研究院有限公司
技术研发日：2018.11.28
技术公布日：2019.01.29