一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法。其特點(diǎn)是，包括如下步驟：首先將NbCl5或TaCl5放入第一加熱爐中升溫至250℃-300℃成為氣體，然后通入體積比2：1-2的氫氣和氬氣，一起進(jìn)入放有基體材料的第二加熱爐中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)中控制氫氣與NbCl5或TaCl5氣體的流量比為2-5:1，加熱到1000℃-1400℃進(jìn)行反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Nb或Ta粉末落在基體材料上與基體材料結(jié)合形成復(fù)合材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，并且特別適用于尺寸較小的容器及管、棒、帶材等材料。
【專利說明】一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在制取或盛放各種酸、堿等腐蝕性溶液的溶液時，傳統(tǒng)的不銹鋼等材料耐蝕性較差，四氟等材料又偏軟，滿足不了要求。特別是在一些特種用途的運(yùn)輸管道方面，由于現(xiàn)有材料的耐腐蝕性較差，滿足不了要求，急需一種成本低、耐蝕型好的材料。
[0003]鉭和鈮由于具有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性，作為首選材料。無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)?？捎脕碇圃煺舭l(fā)器皿等。鉭和鈮制的抗腐蝕設(shè)備用于生產(chǎn)強(qiáng)酸、溴、氨等化學(xué)工業(yè)。金屬鉭可作飛機(jī)發(fā)動機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)材料。鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導(dǎo)彈和噴氣發(fā)動機(jī)的耐熱高強(qiáng)材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。鉭易加工成形，在高溫真空爐中作支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片
坐寸ο
[0004]現(xiàn)有最好的技術(shù)是利用爆炸復(fù)合的方法在基體材料上面復(fù)合上一層鉭(或鈮)材料，但這種方法對尺寸較小的容器及管、棒、帶材等卻無能為力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法，能夠得到耐蝕性優(yōu)良的復(fù)合材料。
[0006]一種在基體材料上`沉積鉭或鈮的方法，其特別之處在于，包括如下步驟:首先將NbCl5或TaCl5放入第一加熱爐中升溫至250°C _300°C成為氣體，然后通入體積比2:1~2的氫氣和氬氣，一起進(jìn)入放有基體材料的第二加熱爐中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)中控制氫氣與NbCl5或TaCl5氣體的流量比為2-5:1，加熱到1000°C -1400°C進(jìn)行反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Nb或Ta粉末落在基體材料上與基體材料結(jié)合形成復(fù)合材料。
[0007]其中基體材料是鐵、銅或不銹鋼。
[0008]本發(fā)明放的的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，并且特別適用于尺寸較小的容器及管、棒、帶材等材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖1為本發(fā)明方法采用的實驗設(shè)備示意圖。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明提出了在氬氣氣氛中，在一定溫度條件下用氫氣還原相應(yīng)的氣態(tài)氯化物分別制取了鉭(或鈮)的超細(xì)微粉末，并且使其在基體材料上沉積得到耐蝕性優(yōu)良的復(fù)合材料的方案。
[0011]本發(fā)明采用的氣相還原法制取超細(xì)鉭(或鈮)粉末是基于均相反應(yīng)的原理，以易蒸發(fā)的鹵化物(或其他化合物)為原料，在一定溫度下用還原性氣體(如氫氣)還原鹵化物蒸氣來制取相應(yīng)的超細(xì)微粉末。
[0012]本專利在惰性氣氛中，用氫氣還原氣態(tài)五氯化鉭(或五氯化鈮)分別制取金屬鉭(或鈮)的超細(xì)微粉末，然后在鐵、銅、不銹鋼等基體上沉積制取耐蝕性能好的復(fù)合材料。
[0013]實施例1:
[0014]首先將TaCl5放入第一加熱爐中升溫至280°C成為氣體，然后通入體積比2:1的氫氣和氬氣，一起進(jìn)入放有不銹鋼基體材料的第二加熱爐中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)中控制氫氣與NbCl5氣體的流量比為5:1。在第二加熱爐中TaCl5與氫氣加熱到1250°C進(jìn)行反應(yīng)。同時在第二加熱爐中放有不銹鋼基體材料，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Ta粉末落在基體材料上與基體材料結(jié)合形成復(fù)合材料。
[0015]實施例2:
[0016]首先將NbCl5放入第一加熱爐中升溫至290°C成為氣體，然后通入體積比2:1.5的氫氣和氬氣，一起進(jìn)入放有管狀不銹鋼基體材料的第二加熱爐中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)中控制氫氣與NbCl5氣體的流量比為3:1。在第二加熱爐中NbCl5與氫氣加熱到1150°C進(jìn)行反應(yīng)。同時在第二加熱爐中放有不銹鋼基體材料，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Nb粉末落在基體材料上與基體材料結(jié)合形成復(fù)合材料。
[0017]本發(fā)明的還原反應(yīng)是在石英反應(yīng)器中進(jìn)行的，主要試劑有高純氬(99.999% )，氫氣(99.99% ), NbCl5、TaCl5 (分析純)。試驗設(shè)備如圖1所示。
[0018]實驗時,用氬氣做載流氣來載帶氯化物蒸氣；在反應(yīng)區(qū),氫氣和氯化物氣體充分混合并發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)后生成的金屬微粒在形核區(qū)結(jié)晶形核形成固相后，落在基體材料上與基體材料結(jié)合形成新的復(fù)合材料。反應(yīng)后的尾氣經(jīng)純水吸收裝置吸收完其中的氣體副產(chǎn)物HCl后排人大氣。整個實驗過程在約1.0lX` 105Pa下的開放體系中進(jìn)行。
[0019]反應(yīng)方程式為:2TaCl5+5H2— 2Ta+10HCl
[0020]需要控制的參數(shù)范圍:
[0021]1.加熱反應(yīng)時的溫度:1000°C -1400°C，保證還原出的鉭粉粒徑適中，活性小，致
密性好。
[0022]2.H2和TaCl5的流量控制在I~6:1左右，H2的實際加入量超過理論上的氫氣加入量，以保證TaCl5被徹底還原成鉭粉。
【權(quán)利要求】
1.一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法，其特征在于，包括如下步驟:首先將NbCl5或TaCl5放入第一加熱爐中升溫至250°C-300°C成為氣體，然后通入體積比2:1-2的氫氣和氬氣，一起進(jìn)入放有基體材料的第二加熱爐中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)中控制氫氣與NbCl5或TaCl5氣體的流量比為2-5:1，加熱到1000°C -1400°C進(jìn)行反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Nb或Ta粉末落在基體材料上與基體材料結(jié)合形成復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種在基體材料上沉積鉭或鈮的方法，其特征在于:其中基體材料是鐵、銅或不銹鋼。
【文檔編號】C23C16/14GK103556124SQ201310358901
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】楊國啟, 孫本雙, 王東新, 鐘景明, 李彬, 羅文 , 吳紅, 李海軍, 岳坤, 李軍義, 張麗, 孫磊, 白曉東, 劉創(chuàng)紅, 劉兆剛, 鄭金鳳, 李娜, 左婧懿 申請人:寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司