碳化钒

碳化钒具有较高的硬度、熔点和高温强度等过渡族金属碳化物的一般特性，同时具有良好的导电和导热性，因而在钢铁冶金、硬质合金、电子产品、催化剂和高温涂层材料等领域具有广泛应用。其中，碳化钒添加于钢中能提高钢的耐磨性、耐蚀性、韧性、强度、延展性、硬度以及抗热疲劳性等综合性能，而且可以作为耐磨材料在不同切削和耐磨工具中使用。另外，因具有较高的活性、选择性、稳定性以及在烃类反应中抵抗“催化剂中毒”的能力，碳化钒作为一种新型催化剂也得到了广泛应用。此外，碳化钒还可以作为一种新型碳源合成金刚石。碳化钒最为重要的作用就是作为晶粒抑制剂应用在硬质合金、金属陶瓷领域，能够有效阻止WC晶粒在烧结过程中的长大。碳化钒，黑色立方系晶体，含碳19.08%，属氯化钠型立方晶系，灰色金属状粉末。不溶于水、硫酸和盐酸，能溶于硝酸，亦溶于熔融的硝酸钾中。具有优异的物理和化学性能，如高熔点、良好的导电性、较好的耐化学腐蚀性能等；可作为硬质合金和钛基金属陶瓷中重要的添加剂（添加质量分数小于1%），从而抑制碳化物颗粒溶解再析出过程中的晶粒长大；可用于冶炼高强度低合金钢、管道钢等钢种，从而提高钢的耐磨性、耐蚀性、韧性、强度、延展性、硬度以及抗疲劳性等综合性能，并使钢具有较强的可焊接性能，而且能起到消除夹杂物等作用；同时还可作为提取金属纯钒的原料。黑色立方系晶体。含碳19.08%，属氯化钠型立方晶系。熔点2810℃，沸点3900℃，相对密度5.77。溶于硝酸，不溶于冷水、盐酸和硫酸。可与硝酸钾熔融。化学性质较稳定，抗化学腐蚀。本信息是由Chemicalbook的丁红编辑整理。（2015-09-09）1.以五氧化二钒为原料 ,用炭黑作还原剂制取。其总化学反应式为：
V2O5+7C=2VC +5CO ↑
实际上其反应是分步进行的：
V2O5+C =2VO2+CO ↑
2VO2+C =V2O3+CO ↑
V2O3+C =2VO +CO ↑
VO +C =V +CO ↑
V +C =VC

图1为VC制取的工艺流程
2.碳热还原法：以偏钒酸铵、石墨和钛粉为原料，偏钒酸铵和钛粉按物质的量比为 1∶1 配以不同含量的石墨在滚筒混料机内混匀。称取混合均匀的原料压制成直径为2 cm 的柱状压坯置于石墨坩埚内，在真空烧结炉内进行还原碳化。
3.真空碳热还原法：采用V2O3 为原料 , 选择碳热还原法制备碳化钒的反应为 :
V2O3(s)+5C(s)=2VC(s)+3CO(g)
操作方法为：反应物预先经过标准筛分级过筛, 然后按化学反应计量比配料, 适当调整配碳量, 同时加入添加剂和黏结剂, 充分混后压制成型 , 经 150 ℃烘干24 h 后 , 放置于真空碳管炉内 , 温度范围 1400 ～1800 K , 反应时间 12 ～ 60 h , 真空度为 6 ×10-2Pa ,反应后冷却至室温。
4.以多聚钒酸钱为原料,用炭粉作还原剂, 在 氮气保护 下 (常压 ) 制取碳化钒。多聚钒酸钱在加热过程中有如下分解反应：
<670 ℃ 时：( N H4)2V12O31·xH2O = 6V2O5+ 2NH3↑+ (x+l) H2O↑
>670 ℃ 时：V2O5=V2O4+1/2O2
碳还原 V2O5生成碳 化钒的总反应可用下式表示：
V2O5+6C=V2C+5CO↑
操作步骤为：先将多聚钒酸钱在干燥箱恒温干燥 4~8h，与磨好的炭粉一起加入到锥形棒磨机中混 合 15 ~20min，再加入糊精溶液搅拌均匀，在自制压块机上压制成型后，在105℃下恒温干燥4~8h 待用。将干燥好的块料装入自制竖炉内，升温到 1200~1550 ℃，恒温 3~9 h，同时通入氢气保护，氢气流量为0.5 ~5L/ min。自然 却出炉，得到碳化钒产品。1.用于冶炼高强度低合金钢、管道钢等钢种。
2.用于硬质合金和金属陶瓷的生产中。
3.作为提取金属纯钒的原料。