Способ получения порошков углеродсодержащих тугоплавких соединений

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения порошков карбидов тугоплавких .металлов синтезом из элементов в процессе IX горения, и может быть использовано при (: : к; получении материален ;,:,-: и iroTOB.:it сокоте.м ператур i; : к. ч ; п кии он н L.; ЛИЙ, резцов и твгр:.л11 ; ;iii. :-ч тов. Цель изобретсмп персности материа.м и ности процесса. Смесь персностью 150 мкм я от сте.хио.метрического шивают в фарфоровом спирта в течение 2 ч. пропитывают свя; IIJUIUM .:. в вакуумной камере при / в течение 0,5-1 ч. Ко,11Гчест: м . . .. составляет 30-б.т ,, от масоь ..,;: разного углерода. ;i;i тейнере в атмосфере аргона дс) i8 в течение 0,5--1 ч, а затем Bocii.ia 3 3. п. ф-лы, 1 табл. v .Mp--; vr ;;,:. , IBM U noi- к; х ; чег;.-.,; ба)ао;п;с : 1ол чет

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 2 F 9 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4225984/23-02 (22) 07.04.87 (46) 07.11.88. Бюл. J¹ 41 (72) А. В. Ященко, H. М. Матюхина и H. М. Чурашова (53) 621.762.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .х(о 460115, кл. В 22 F 9/16, 1973.

Авторское свидетельство СССР .№ 1024153, кл. В 22 F 9/16, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ

УГЛ ЕРОДСОДЕР)КА1ЦИХ ТУГОПЛ АВКИХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии. в частности к способам получения порошков карбидов тугоплавких ме:аллов синтезом из элементов в процессе гх горения, и может быть использовано при

„„SU„„1435408 А I получении M3Tc 11«.,."ч»! ..:: "н-о: оь. i » «ÿ сокотем ператур: »i .,, л:.«»î«««i, лии, резцов и - в:,,в .».: »в«.: х тов. Цель изобреге;н: « .ы.»ã персности MBTppl а, i н, ности процесса. С мее ь но.1» i: .;,; персностыо 150 мкм и лам«, i:, от стехиометри-геекого к:.,",, - е. шивают в фарфоровом бара,» в спирта В течение i. !!uлх !е1н; к) пропитывают связ ; ги i (1 i.:», .: «5 в вакуумной камер< при н»х.е: в течение 0,5 — 1 ч. Кол. ici i -., составляет 30 65",, от ч:1 -еы разного углеро <а..месь на . ре«.1,е тейнере в атмосф pi 3p . он!! до i (х в течение 0,5---1 ч, а затем вое»л»:, 3 3. п. ф-лы, 1 табл.

143;)408

Изобретее!Ие отllocHT(к I.opol кокой металлургии, в частности, с!)Особам Г!ОГЕ чения порошков карбидов тугоплякких метяллoв синтезом иs эле<

Цель изобретения -- Hol::ыше !ие ДHcпсрсности получаемого продуKI ÿ и сокращение длительности процесса.

Прил<ер 1. 1 отовят смесь порошка титана дисперсностью 150 мкм и лам!Н)вой ся:.ки (80Я от стехиометрического). (ля этого исходные компоненты (титан к сажу) загружают в фарфоровый барабан H перечс ïHnaние ведут в среде спирта 2 ч. )10лучсн;Еук) смесь не подвергают сушке, а пропитыкак)) связующич «Полифурон-203», имею i,им коксовое числО 64, в вакуумной камере ipH ..faaленин 10 aTM. Операция f!por!HTKH длится

1- 0,5 ч, в смесь при этом ккодится связующее п количестве 45,"4> от массы сажи, ч Го составляет приб;!Изителье!О 20<Л, у<леро,(я для синтеза. После пропитки смесь зягружак)т в контейнер, который Bякуучируют до

10 атм и заполняют арго

180= <. и при этой температуре кыдер;Hfsaют 0,5 . -1 1, а затем е)осп, BMC няк)т (помощью TQH же электричес:<ой вольфрамовой снир(1.!и, с помощью которой смесь ранее нагревалась до 180 С.

Горение продолжается к течеHHB !I< скольких секунд, послс чего 1!О.-.у>с!!Ный про.!i, KT ох 13>кдаю! 30 60 ми:I 3 !ать)л nf..ll!)i, ж310т из контnй неГ)3. <..Войс кя if<) 1у,(п! f<)! 0

llp0."óKTa и некоторые пара чстры !!ропе,. ". приве.еены в таблице.

Прил<ер 2. Лnялогично пример(! i отÎкя. смесь титана и сажи (85<)с от стехиометричсског0). Пропитывают связующим «Пол!<фурон-203» (ЗОЯ от количе< Гкя сажи), !то составляет 7Я углерода, 33 ружают в контейнер, вакуумируют, заполняют аргоноч. выдерживак)т при 180 С, à,àòåM воспламеняют, дают смеси прореагировать в режи>лс горения, я затем ox;Iaæ;

Преел<ер, ) . Аналогично причеряч 1 и 2 .0товят смесь титана и сажи (взятой к коли -:есТВр 75<) к от стехиометрическогo), !роцитhl

naK)T скязующич «Полифуро 1-203» (65",;; О! количества сажи, что в ходе сип.гезе! Дясоколо 40ф сажи), Harpy)kaf<>T к ко!Бгей>icð, вакуумируют, зяпо IfIHK)T ко1,тейпср «з;.том, выдержива;от при 180 С . восf >яме!!як)т, >1)(! водят (и!Кгез в режиме горения, лают пр»дуkту остыть. Окойства продукта и fl;fpaM(Tðf,l процесса llpp;LcTHBëåèû к Ta(>.!èöc.

Прил!ер 4. Готовят смесь цирко: ия (Еис псрсно Tblo 50 лк л) и лампокой сажи (7(1 3;, ОТ СТСХИО!

20 ятм). Смесь нагревают от многовиткоко ) Bo.-:ьфрямовой спирали до 200 С, выдерж inaioT ч, после чего нагрев продолжают до коспляMeffcния смеси и в дальнейшем синтез np(.ьодят в режиме горения. .Резчльтать> 3113, и33 полчченного продукта

f!рс icTan.lainû к таоли (ае. !

П<) ки H связующего ФН.

Причем кол-;«асТВО сажи составляло 83Я

01 Tc "ио".Ic "pi ч< - ко! 0, я Ф1: --- 30 !o QT Количества сажи Смесь в тсх же условиях наi pcBali: до 200"С выдерживают 0,5 ч. а затем

20 кос!>ламеняют. О -;.Нтез проводят B режиме горе!!и>!. <..ВОЙС. ка 1!родукта представлены В т аол и lf(.

Прил! р 6. Аналогично примерам 4 и 5 !

i:)0n0,fÿT синтез, предварительно готовят смесь !IHpaoHHH сажи (63ОО от стехиометрическогo) и связующего ФН (65Я от коли-! естка сажи). В пез"льтате пол,на!от npo;th кт. свойства которо-0 п.)ед тгвлены в таблице.

Пример 7. Готовят смесь ниобия (дисII< ðñíîñòüê) 60 мкм) и сажи (76г„ от стехиометрического количества). Смесь готовят аналогично примерач 1--6. Влажную смесь загружают е3 контейнер, который затем ка",,".: lp K)T;IG 10 " 3TM, п котогрый затем ВВОЕя. скязу.: »iотнон!с "lèè 1:1 (суммарное количество связуюц;его 40О,, от количества счсси) . Г<оксовос !исло «Полифурона-321» равно 59. Пропитанную смесь после запол-! нения контейнера api. оном нагревают от спирали до 300 <. и при этой температуре выдерживают 1 -2 ч, после чего смесь воспла»Ееняют и весь лалы!ейший синтез проводят в режиме горения.

Свойства полученного продукта представлень; в таблице.

Аналогично !>риведекным примерам пров<> ЕИЛСЯ CHIITCЗ !i;>H ВВЕДЕНИИ СВЯЗУЮЩЕГО В смесь порошков в меньшем 30 и боль-!

If<". I 65 я ., От Ma(f>I <,1Г! p(> Ia в смеси. Но получе.шый в этом сл чяе продукт оказался нс с-. 30, льныч и(; cоставу и свойствам.

О:Г. ИМЗЛ. !!1, М К >Ли»цгствоч СкяэуЮ!НЕГО яВЛя< тсsf, 3!! 6,) Я, ;33 (li кке..<1!Ня скя:!укнцего в смесь поРоl l! koв,l п(>!1ИТ « ой . . <. и:ЕPОИСХОДИТ РЗВНО e р}10(f) 3(.(If)ca(-le> f иc (." : »=" vao!;;(.-! 0 1 (\ r,б ьем",.

M ". ГСР И Я. 111 (I СХОДI! Я и (M СЬ Г 0 >01!. !(ОВ Н(. ПОД

:i(i>1 lCT 5 . у!!ло! HCНЕ:!0!, 110э) Ом1 КЗЖДяя

;,-. !cpc, a«ч3стичк;-i ком);оненток меси окя1,:!яегся Окруженной спич связующего, ко-! Ор>: и прскря и 1 зе Ikcя при термообработке

1435408

Фор,чули изобретения

Получаемый продукт

ДисперсДлительность

Исходная смесь ность, мкм вместе сподготовкой, ч

Известный способ

Карбид титана

1 — 3

22-25

180- 300 С в полимер. Таким образом, после термообработки реагентов полимер находится в полимерном блоке, содержащем в своем объеме смесь порошков металла с углеродом, при этом распределение полимера в блоке оказывается более однородным, чем это можно достигнуть в результате многочасового перемешивания, как это делается по известному способу при введении полимера в смесь в виде дисперсных компонентов. После полимеризации связующего в смеси порошков осуществляют дальнейший подъем температуры, приводящий к воспламенению смеси. При нагреве смеси до температуры воспламенения от источника локального нагрева (спирали поджигающего состава или т. и.) происходит карбонизация полимерного материала в объеме материала, прогретого до температуры карбонизации (500 — 1000 C для разных полимеров).

Температура карбонизации не превышает

1000 С, что ниже температуры воспламенения и горения исходной смеси (металла и углерода) . К моменту воспламенения воспламеняется смесь реагентов, представляюшая собой смесь частиц углеродного и металлического порошков, окруженных слоем углеродного кокса и полученного в результате карбонизации полимера в объеме материала.

Образующийся при карбонизации слой углеродного кокса, окружающий частицы материалов, является химически более активным, чем содержащийся в смеси порошкообразный углерод.

В результате воспламенения смеси по материалу проходит тепловая волна и в тех участках, где температура материала достигает температуры карбонизации полимерного материала, протекает карбонизация материала, сопровождаюшаяся газовыделением и образованием кокса. Процесс газовыделения носит направленный характер.

Движение газов в объеме карбонизуюшегося материала направлено в область материала с наибольшей пористостью, т. е. навстречу волне горения через слой уже карбонизованного материала. Вместе с движением волны горения по материалу происходит движение и волны карбонизации материала, сопровождающейся потоком образуюшихся газов в зону горения. В процессе

Ti + 0,65С (сажа) +

+ 635C (в виде полистирола) синтеза часть тепла, выделяемого за счет химической реакции, идет на разложение полимера, что приводит к понижению температуры в зоне реакции, а разложение полимера способствует сильному разрыхлению получаемых продуктов за счет образования газообразных продуктов деструкции полимера: N>, СО Н> и др.

Как видно из приведенных примеров и сравнения представленных в таблице данных поставленная в предлагаемом решении цель позволяет достичь повышения качества продукта (увеличение дисперсности) и снижения длительности процесса. Предлагаемый способ позволяет увеличить дисперсность продукта на 10 — 25%, снизить длительность процесса по сравнению с известным на

18 — 20 ч и удешевить процесс за счет сокращения длительности наиболее энергоемких операций. Кроме того, способ, аналогично известному не исключает и проведения борирования получаемого продукта.

1. Способ получения порошков углеродсодержаших тугоплавких соединений, преимушественно карбидов, включающий приготовление смеси порошков металла IV—

V групп периодической системы элементов с углеродом, введение полимерного углеродсодержащего соединения, регулирующего дисперсностные порошки, воспламенение смеси и сплавов в режиме горения, отличающийся тем, что, с целью повышения дисперсности получаемого продукта и сокрашения длительности процесса. в качестве полимерного углеродсодержашего соединения берут жидкотекучее связующее и последнее вводят после смешивания порошка металла с углеродом путем пропитки смеси с последующим отверждением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, связующее берут в количестве 30 — 65% от массы порошкообразного углерода.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отверждение связующего проводят при 180—

300 С.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что у глеродсодержа шее связуюшее берут из группы полифуроновых и фенолформальдегидных смол.

1435408

Продолжение таблицы

J I

Ti + О, 65С (сажа) +

+0,35С (в виде полиэтилена) То же

3-5

22-25 ;г + 0,65C (сажа) +

".,35 С (в виде ,:, . гис тир ола) Карбид циркония

3-5

22-25

+ 0,65С (сажа) + .1, 5C (в виде . !! этилена) То же

22-25

О, 65С (сажа) +

, 35C (в виде полиэтилена) Карбид ниобия

5-15

22-25

Предлагаемый способ

Ti + 0,80C (càæà) +

+0,23С (полифурон-203) Карбид титана

6-8

Г; + 0,86С (сажа) + (по. ифу !

20-22

То же

+:, . ". {сажа) +!, . 1Li тифу— р "- О>) 0,7-1,5 5

+ 0,76 (сажа) +

+ О 3 С (Ф11) Карбид циркония

1-2

Zr + 0,83 (сажа) +

+0,17С (ФН) То же

10-12

Zr + О, 63 (сажа) +

+ 0,37С (ФП) 0,8-1,0 4

Nb + 0,76 (сажа) +

+0,24С (507 полифурона — 203 + 50,- по.iH фурона-321) Карбид ниобия

10-15! ост!! till òñëü «1. 1 1 ив

Редактор«.. Панс 1 ii«л11. Вср! с Корректор Л. Патай

Заказ 5592 13 I и 1>;! к 7 1 1 1 1 о д и и с н ос

ВНИИПИ ГосударствеHHoi комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Мос!.ва, iK,35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфиис KA(,lр< ..нрият с. г Ужгород, у:l. Проектная, 4