Способ получения порошков углеродсодержащих тугоплавких содинений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК,ш В 2.2 Р 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

FlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Й :: .-„., 13

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3376639/22-02 (22) 16.11.81 (46) 23.06. 83. Бюл. и 23 (72)С,Л.Харатян, Г.А.Нерсисян, И.A.Áîðîâèíñêàÿ и А.Г.Мержанов (71) Институт химической Физики

АН Армянской ССР (53) 621.762.242(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1f 2Я221, кл. С 01 В 31/30, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

N 460115, кл. В 22 F 9/16; 1973. (54)(57) 1. CnOCOr ПОЛУЧЕНИЯ ПОР0аКОВ

УГЛЕРОДСОДЕРБАЦ ИХ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИ„„SU„„1 24153 A

НАРНИИ, включающий смешивйние порошков металлов 1У-У групп с углеродом и соединением, регулирующим дисперсность порошка, загрузку смеси в контейнер, ее воспламенение и синтез в режиме горения, о т л и ч а ещ и " c я тем, что, с целью удешевления процесса,в качестве соединения, регулирующего дисперсность порошка, используют углеводородный полимер в количестве 5-35> от веса углерода.

2. Способ по и 1, о т л. и ч а ющ и.й с я тем, что в смесь дополнительно ввадят бор.

1024153

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к методам получения порошков соединений тугоплавких металлов синтезом из элементов в процессе их горения, например порошков карбидов, карбоборидов цир-. кония, титана, тантала и др., которые необходимы для изготов- 10 пения различных высокотемпературных. конструкционных изделий, .резцов, твердосплавных инструментов.

Известен способ получения тугоплавких неорганических соединений, заключающийся в том, что исходные компоненты - смесь порошков металла с неметаллом дисперсностью 50300 мкм - смешивают, загружают в замкнутый реактор и воспламеняют поджигающим составом. Синтез осуществляют в атмосфере аргона при давлении 10100 атм 1. 13.

Однако размер частиц порошков, полученных по укаэанному способу, не 25 может быть меньше размера исходных порошков, входящих в реакционную смесь. Кроме того,в процессе синтеза иэ-эа высокой температуры в зоне реакции (2500-3000 C) частицы спека.ются, образуя агломераты, которые требуют размельчения. Иэмельчение проводят в барабанах специальных мельниц. Однако такая операция приво" дит к загрязнению порошка материалом З барабана, длительность такой обра35 ботки составляет десятки часов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому -результату является способ .4

40 получения порошков тугоппавких соединений, включающий приготовление смеси порошков тугоплавких металлов с неметаллами (углеродом или бором 3 и гидридом соответствующего металла, 45 регулирующим дисперсность готового порошка, ее воспламенение и синтез в режиме горения. Наличие гидрида в смеси приводит к понижению температуры в зоне реакции,а разложение гидридов способствует разрыхлению получаемых продуктов за счет выделившегося водорода. Оптимальное соотношение между металлом и гидридом определяют экспериментально.

Наиболее зфФективными являются отно- 5 шения металла к гидриду металла

95:5 - 30:70 вес.ФР3Недостатком данного способа является использование дорогостоящих гидридных порошков в качестве добавки, что приводит к его удорожа» . нию.

Целью изобретения является удешевление процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения порошков углеродсодержащих тугоплавких соединений, -включающему смешивание порошков металлов 1У-У групп с углеродом и соединением, регулирующим дисперсность порошка, загрузку смеси в контейнер, ее воспламенение и синтез .в режиме горения, в качестве соединения, регулирующего дисперсность порошка, используют углеводо-: родный полимер в количестве 5-354 от веса углерода,:

При этом в смесь дополнительно вводят:бор.

Синтез осуществляют в атмосфере аргона ипи азота при давлении .

1-100 атм.

В процессе синтеза часть тепла, выделяемого за счет химической реакции, идет на разложение полимерау что приводит к понижению температуры в зоне реакции, а разложение полимера способствует сильному разрыхлению получаемых продуктов за счет образования водорода.

Сажа, которая выделяется при разложении полимера, в дальнейшем реагирует с металлом. Поэтому при получении карбидов, карбоборидов, карбонитридов в исходную смесь сажу. вводят по количеству меньше стехиометрического,что способуствует дальнейшему взаимодействию стехиомет=, рического карбида с сажей, которая выделяется при разложении полимера:

Ие + ХС вЂ” эИеСх + « (х с1)

Полимер + Π— С + Н

ИеС + С вЂ” ИеС

Однако количество вводимого полимера в исходную смесь ограничено.

Нижний предел кс ричества вводимого порошка полимера ограничена (5 вес. ), поскольку дальнейшее уменьшение не позволяет регулировать дисперсность порошка продукта, а верхний предел (35 вес.3 ) ограничен снижением выхода и качества готового порошка из-за снижения температуры процесса, что приводит к наличию свободного немвталла в продукте.

Способ осуществляют следующим образом.

1024153

Готовят смесь порошка металла, порошка ламповой сажи и порошкообразного полимера.. При полученйи карбоборидов в.смесь вводят аморфный бор. 5

Перемешивание ведут в фарфоровом барабане в среде спирта в течение

8 ч. Просушенную в вакуумном шкафу при 50".С е течение. 14-16 ч смесь загружают в реакционный сосуд, ко-. торый помещают в герметический реактор, снабженный электрической спиралью, системой для вакуумирования и продувки газами. Реактор закрывают, 1 продувают аргоном в течение мин, ъ Я затем вакуумируют,до 10 атм и заполняют аргоном или азотом до давления

10-100 втм. После этого смесь воспламеняют с помощью электрической вольфрамовой спирали, подведенной к поверхности смеси. Горение продолжается в течение нескольких секунд.

Затем полученный продукт охлаждают в течение 30-60 мин и выгружают из реактора.

Результаты химического анализа приведены в таблице.

1024353

1

I.

1 б г

1 !

I

I.

I

1 . I ,I б а . а

° Юб оо

I I о о м е ь о а е

1 ! м о м а о

ФЧ! I а an

М ью ФЪ

1 1 1 о Сг ° ь ьв а

Ф

Р в

tn

1 м

O O а an

O O в а о

an an

УЪ ФС о o o

an е а

% ю е

4° Я

В

% е

t 1

1 . I

1 1 1 1 б ° I

1 1

1, Ф

1 м

Ю о

ЦГЪ о

1 I 1 м ь

Ю ь

С3

\гб

ФЧ ь ь о о. м

М о

° а

Ю о

an

ФЧ л

Ю л о

Фьь .

ФЧ.

° ьь а л

Ф ь

С Ъ 0 б

° ь

O о сР о ь о

ФЧ ббб

Ct

CaI

Чб СО ю о

Ю Ю

Сб

ФЧ . ФЧ

° Ф Ф а, о л

Ф

Ф ° л

Ю о

ФЧ

1 б

1 !

I

1

1 б о, и

g 3

4Э ббпр 444

С ; х ь

О 4Э

1Щ м

m 44Г ь

O. 44t е о +

-х

Я

М ббб

О ббб

ФЧ !б

Ф ФР о оР

"1 и РФ

CV

Сб р . Фбь, О

+ е

СЪ дб ю ь бб

gR юф о юьь ф

gR

° э с ай о д

+ В

С3

-1

»

+ e

+ е с е R е. х

u Iи

X бб С о ббб С

<РЪ

° 44

o et

+ Ф

° ьь ф

Я 1

44 С о g

o (+ е! ф и!

1 С б ф

4 44 а 4» е о cf

V3 о ф

+ O

4

I.

I

I б-Е б. Е

ФЧ ФЧ

u az eue ! ю юз !

t !

tO I г.

И ! эй 41

a» x.

ezu

et oze е ю

e I O 6) ь-

t о

I» Ф 4

О I Cf 3 ., з чб*х а е

XI Lit

Х

Е! СЗСь, ezu

o I uzi

r. 1

Ъь I ФЭ 44ь ь

Q г

I 3-, 1

I I «ф е !.. еа!

44

Ф

t !

1 ! !

I

I

I

t

Ф !.

t ! !

1 !

I

I.

1 !

I

I б I Ф 1 1

I I 1 I

162 153

Ф

В ! л

4Э

4ВФ

ВФЪ

lA 4Э IA

th и м .! -1

449»»

1: t .. Ф !

1 1 .. t: Ф Ф

i3t

ВФ Еа! б б. °

1 1 1 . E.

» »

C4 е

an

»

»

СФ

I

В

1

I !

Ф !

1

4

4М

4»4

»»

СЭ

Е сч

» »

O Р

«Щ

: 9»

° »

«4 л аА

4O.

° »

Ф»

»»

«!(Ck 3»»

1 4

t 1 ! Ф

I ° Ф

1

1.

I

1 !

1 б! Ю «» 441«»

1 4Ч,4. 44 4 Фф

I »ф sQ

Ю 4Ф Ф С3 Ф й1 1

Ф ф

I

1

1

1

Ф

1,1 °

1 IIEЮ

°

I

1 . I

1 441

1 бф б

1 З б

° В Ф ! 491

Ф аб ! 414 1

Ф 1

l ..О

Ф a

4 OI

I4 3 Ф 5

1 ф б atg Х и ° аВ а в Й«.

14146tt

I.Ъв I CJ ФВ» »

I ФВ ! ЯФ 1 ! tL °

I t

1 В

t 1

I ! Ф

Ф °

I

1 ° .1

Ф 1

I б

g»«4ф»»«

-Ы -Ы»

Ф рб ФВВ уб .+ +

1 л .3 а а е(»$ фв .ве

3 *" =1

l Й

:1.:

ei Ф РЖ

+Ф! + оз

C»» t» 4 Ф.Э

С3 Ф

4ВФ

CI °

° » 1! 1

ltl В

В

4!В ° 1

aA I

-1! !

1! а 1

I 1

1!.Л . 1!

° ! ..1 !

4 . !

° Э .. 1

» 4 \ 1

ФВ

1 б

Ml . !

ВЧ !

» ю.

4 .

4

» !

410 !

1

CE I!!

4.а . е е» 1 Ф»« I

° 1

I!!!. 1

4«1 1

Фй

«3. I

4!Э ® !!

° »с с Ю!

-В4.Ф а I

43 ЮЮ

° 4«»

41!

4Ч

СЭ

Ф4 м

° ДГ

° »

»»

» + g а а5

»»« ° .

» 4«Ф

+»

CI

° +

»O ) I

° »ь !» р»l бб °

9, 1024153 10

Предложенный способ позволяет уде- торы. Например, для получения карЬишевить процесс, так как углеводород- да титана используют гидрид титана, ные полимеры являются более доступ- 5 карбида цмркония - гидрид циркония и ными и дешевыми регуляторами дисперс- так для лобого тугоплавкого металла.. ности порошков по сравнению с гидри- Дисперсность порошка можно регудами металлов. Кроме того, углево-: .лировать малыми количествами углеводородные полимеры являются "универ- -. .дородного полимера. Например, для посальными" регуляторами., поскольку ых 1O дучеиия .1 кг карбида титана дисперсможно использовать при синтезе по- : ностью I -4 мкм по известному способу рошков карбидов, карбоборидов любого не. збходиио 566 г гидрида титана, тугоплавкого металла, в то время в то время, как по предложенному как гидриды - "специфичные" регуля- способудастаточно 76 г полистирола.

Составитель Л.Родина

Редактор И.Николайчук Техред A.Вабинец:, Корректор Л.бокщан

° и ЧФЮ «В4Ф ФЧаВФВОЮаааЭФ Вае ЭФ

Заказ 4284/7 .Тираж .813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .,113035, Москва, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП ."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4