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鉻的碳化物尤其是具有很多優(yōu)異的性能，如化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、常溫硬度和熱硬度都很高、耐酸堿腐燭性好、耐磨性能好、溶點(diǎn)高，與、等金屬的潤(rùn)濕性好。在金屬型碳化物中，的抗氧化能力是最高的，氧化溫度高達(dá)。碳化鉻作抑制劑使用時(shí)，可有效控制硬質(zhì)合金晶粒長(zhǎng)大。
而且，碳化鉻既是一種耐磨性能良好的爆接材料添加劑，也是優(yōu)質(zhì)的金屬陶瓷原料，亦可作為噴涂粉使用，如噴涂粉在高溫下就具有良好的抗腐燭性、抗氧化性和耐磨性。由于碳化鉻具有優(yōu)良特性，其在冶金工業(yè)、電子工業(yè)、耐高溫涂層、航空航天等領(lǐng)域巳得到廣泛應(yīng)用。
碳化鉻具有高硬度，高熔點(diǎn)，高彈性模量，耐化學(xué)腐蝕以及耐磨損等優(yōu)良性能，已成為廣泛應(yīng)用的金屬碳化物之一。在切削工具領(lǐng)域，碳化鉻通常作為表面涂層發(fā)揮著重要作用；在 Fe-Cr-C 合金中，碳化鉻作為重要的析出相，使得材料具有優(yōu)異的抗磨性能。
根據(jù) Cr-C 二元系平衡相圖，碳化鉻存在 3 種結(jié)構(gòu)：正交 Cr 3 C 2 （Pnma）、正交 Cr 7 C 3 （Pnma）和立方 Cr 23 C 6(Fm-3m)。這 3 種碳化鉻均得到了廣泛的研究 [2-16] 。在實(shí)驗(yàn)研究方面，Hirota 等以 Cr 粉和無定形碳粉為原料采用 PECPS 法，在 30 MPa，1300 ℃下保溫 10 min制得了高純度 Cr 3 C 2 晶體，其屈服強(qiáng)度 σ b =690 GPa，維氏硬度 H V =18.9 GPa，斷裂韌性 K IC =7.1 MPa·m 1/2 。
Tian等發(fā)現(xiàn)鎳鉻耐熱合金的回復(fù)再結(jié)晶過程中 Cr 23 C 6 的存在能顯著抑制再結(jié)晶的發(fā)生并改變位錯(cuò)的分布。Kleykamp利用電動(dòng)勢(shì)法測(cè)量了碳化鉻的熱力學(xué)性質(zhì)，在 298 K 時(shí) Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 和 Cr 23 C 6 的生成焓分別為–72.3，–144 和–344 kJ/mol。在理論研究方面，Music等利用第一性原理研究了正交 Cr 7 C 3 的電子及力學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)共價(jià)-離子性 Cr-C-Cr 原子鏈沉浸在大量的自由電子中，Cr 7 C 3 整體呈現(xiàn)金屬性。
Jiang研究了 6種碳化鉻（包含 3 種亞穩(wěn)態(tài)碳化鉻）的結(jié)構(gòu)、彈性和電子性質(zhì)，并首次預(yù)測(cè)出它們的彈性模量。然而，碳化鉻是十分重要的耐磨相，而硬度作為耐磨材料設(shè)計(jì)中極其重要的力學(xué)參數(shù)，卻尚未得到比較精確的結(jié)果。
灰色粉末，斜方晶系，口=2．821、b=5．52、c=11．46，相對(duì)密度6．68。熔點(diǎn)1890℃。沸點(diǎn)3800℃。微維氏硬度(負(fù)荷50 g)2700 k嘻／rnm2，熱膨脹系數(shù)10．3×10-6／K。碳化鉻(Cr3島)具有較低的熔點(diǎn)1710。C。主要特性是碳化鉻的常溫硬度和熱硬度都很高，與Co、Ni等金屬的潤(rùn)濕性好，在金屬型碳化物中抗氧化能力最高，在空氣中要在1100℃～140012才遭受嚴(yán)重氧化，耐蝕性優(yōu)良。是綜合性能優(yōu)異的抗高溫氧化、摩擦磨損和耐燃?xì)鉀_蝕材料。主要應(yīng)用于耐高溫涂層，但直接噴涂的碳化鉻涂層，附著力不強(qiáng)。因而主要用作制取NiCr—Cr3島復(fù)合粉末的主要原料組分。
用于生產(chǎn)抗磨耗薄膜和半導(dǎo)體薄膜。
金屬鉻粉碳化法 將炭黑按13．5％～64％(質(zhì)量)的比例(比理論結(jié)合碳量11．33％i丕多)與用電解鉻粉碎而成325目的金屬鉻粉末，用球磨機(jī)進(jìn)行干式混合之后作為原料。添加1％～3％硬脂酸作為成型用潤(rùn)滑劑。用1 T／era2以上壓力加壓成型。將該加壓成型粉末放進(jìn)石墨盤里或坩堝里，用塔曼爐或感應(yīng)加熱爐，在氫氣流(氫氣露點(diǎn)在一35℃左右)中，加熱至1500～1700℃，并保持l h，使鉻進(jìn)行碳化反應(yīng)，生成碳化鉻，經(jīng)冷卻，制得碳化鉻。其反應(yīng)式如下：
用玻璃瓶包裝，每瓶?jī)糁?．5kg或1kg，再集中于木箱內(nèi)襯墊料。貯存于陰涼、通風(fēng)、干燥的庫房?jī)?nèi)，密封保存。不可與無機(jī)酸、堿和易燃物品共貯混運(yùn)，搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止容器受損。
通常工業(yè)上制備CrzC2粉末采用氧化鉻粉末與碳粉混合后通過高溫碳化制得。目前在制備碳化鉻這塊，人們已經(jīng)研究出了多種方法:
(1) 美國公司通過高能球磨鉻粉和石墨粉，在氬氣保護(hù)氛圍中，溫度800C，碳化2h條件下得到Cr3C2粉末;
(2) 1996年在專 利CN1176224A中，汪兆全等人提出了采用Cr2O3為鉻源，C作為還原劑，按照一定配比混合，按照-一定技術(shù)路線的方法，成功生產(chǎn)出含碳量大于12%，碳化率大于99%的Cr3C2粉末。該方法工藝簡(jiǎn)單，但原始粉末的粒度較粗，不利于碳化反應(yīng)的進(jìn)行。另外，碳化溫度也較高，能源耗費(fèi)也較大。而且最后產(chǎn)物粒度也達(dá)不到要求，達(dá)不到較好地抑制效果，不能滿足工業(yè)中的應(yīng)用;
(3) 2004年在專利CN1724349A中提出了一種制備納米Cr3C2的方法:將Cr2O3溶解于溶度為10%-20%的有機(jī)物溶液中，然后利用離心噴霧千燥機(jī)進(jìn)行噴霧千燥，得到含有鉻以及游離有機(jī)物的疏松多孔的前驅(qū)體粉末。將此前驅(qū)體粉末放入氬氣保護(hù)氛圍中，在550'C左右進(jìn)行焙燒，前驅(qū)體粉末分解出Cr2O3以及游離碳的混合粉末，然后再900-1000C下，通入CH/H混合氣體，碳化60-90分鐘即可得到粒度為0.1μm,晶粒尺寸為20-60nm的Cr3C2粉末。該方法有較低的碳化溫度，較短的碳化時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，但工藝較復(fù)雜，采用混合氣體碳化，成本也較高;
(4) 2006年在專利CN100357187C中，郝俊杰等人采用一種比較創(chuàng)新的方法制備納米Cr3C2。該方法用重鉻酸銨、水合肼、酚醛樹脂、納米炭黑為原料， 制備方法為先合成非晶納米Cr2O3，然后配制酚醛樹脂乙醇溶液，將兩者混合，球磨2-8h, 球磨后進(jìn)行干燥，干燥后將粉末進(jìn)行真空碳化，碳化后產(chǎn)物粉末再進(jìn)行球磨過篩已達(dá)到相關(guān)要求。這種方法比較創(chuàng)新，產(chǎn)物粉末也達(dá)到納米要求，但是原料、工藝都比較復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn);
(5)法國學(xué)者在CH4/H2混合氣氛中將亞穩(wěn)鉻氧化物進(jìn)行特殊熱處理得到了不同形貌的Cr3C2。具體方法是:將(NH4)2(C2O4)H2O與Cr(NO3)3混合在水溶液中，然后加熱至60C得到(NH4)2[Cr(C2O4)3]溶液，冷卻后，迅速加入有兩種有機(jī)物混合而成的溶液，發(fā)生沉淀得到不同的氧化物前驅(qū)體，將此前驅(qū)體在90°C下烘千48h，然后置于330*C加熱，前驅(qū)體分解得到CrOx,在CH4/H2氣氛中碳化2h,碳化溫度700C得到Cr3C2粉末。此方法也過于復(fù)雜428-34。
[1]閔婷,高義民,李燁飛,楊瑩,李瑞濤,謝小軍.第一性原理研究碳化鉻的電子結(jié)構(gòu)、硬度和德拜溫度[J].稀有金屬材料與工程,2012,41(02):271-275.
[2]王海軍主編,熱噴涂技術(shù)問答,國防工業(yè)出版社,2006年04月第1版,第36頁
[3]司徒杰生主編,化工產(chǎn)品手冊(cè) 無機(jī)化工產(chǎn)品,化學(xué)工業(yè)出版社,2004年01月第1版,第793頁
[4]郭文珺. 納米碳化釩和碳化鉻粉末的制備工藝及機(jī)理研究[D].南昌大學(xué),2013.