Способ получения металлического ниобия и сплавов на его основе

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения ниобия и сплавов на его основе, алюмотермическим восстановлением при высокой температуре в присутствии добавок. Восстановление ведут с использованием в качестве исходного соединения ниобата щелочного металла и с введением магния при соотношении компонентов, мас.%: ниобата щелочного металла 50 - 70, металлического алюминия 27 - 45 и металлического магния 3 - 5. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения ниобиевых сплавов, широко используемых в различных областях техники и металлургии.

Известен способ получения металлического ниобия и сплавов на его основе путем восстановления пентаоксида ниобия углеродом при 1700-1990^oC в вакуумных индукционных печах. При получении сплавов ниобия с другими металлами ведут совместное восстановление смеси пентаоксида ниобия с соответствующим оксидом металла (Основы металлургии, т.4, M.: Металлургия, 1967, с. 319-321). Данный способ требует использования сложных вакуумных высокотемпературных печей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения ниобия и ниобиевых сплавов путем высокотемпературного восстановления пентаоксида ниобия металлическим алюминием. При получении сплавов процесс ведут в присутствии добавки соответствующего оксида металла (Зеликман А. Н. и др. Металлургия редких металлов, М.: "Металлургия", 1978, с.195-196).

Несмотря на то, что процесс восстановления проходит с выделением значительного количества тепла, для повышения выхода металла или сплавов на его основе в процесс вводят химический подогреватель, например, хлорат натрия.

Предлагаемый способ получения металлического ниобия или сплавов на его основе, включает восстановление соединений ниобия алюминием при высокой температуре в присутствии добавок, при этом в качестве исходного соединения используют ниобат щелочного металла введением в смесь магния при соотношении компонентов (мас. %): ниобат щелочного металла - 50-70; металлического алюминия - 27-45 и металлического магния 3-5. Высушенные продукты смешивают в однородную смесь и инициируют нагревом металлотермическую реакцию, и разделяют продукты реакции известными способами.

Предлагаемый способ позволяет получать металл, содержащий не менее 75 мас. % ниобия, при этом концентрация серы и фосфора в нем не превышает 10^-2 мас.%.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Технический ниобат натрия в количестве 50% смешивали с порошком металлического алюминия в количестве 45% добавляли металлический магний (5%). Запалом из смеси хромового ангидрида и металлического магния инициировали реакцию металлотермии. После разделения продуктов реакции получили металлический королек весом 1200 г. Содержание ниобия по данным рентгено-флюоресцентного и химического анализов ≥75 мас.%, концентрация серы и фосфора ≅10^-2 мас.%.

Пример 2. Технический ниобат натрия в весовом соотношении к смеси 70% перемешивали с порошком алюмомагниевого сплава, содержащего 96% Al и 4% Mg. Полученную термитную смесь воспламеняли спиралью из нихрома. Полученный металлический королек весом 860 г содержал: Nb - 78%, S и P ≅10^-2%.

Примеры 3-6. Для опытов в примерах 3-6 использовали различные ниобиевые концентраты (колумбитовый, пирохлор-колумбитовый, лопарит-мосситовый). Исходные концентраты сплавляли при T = 450-600^oC с едким натром и/или едким калием, отмывали образующиеся ниобаты от растворимых соединений, высушивали и смешивали с металлическим алюминием с добавкой металлического магния или с порошком алюмомагниевого сплава, как указано в примерах 1, 2. Полученные результаты приведены в таблице.

Предложенный способ позволяет получать материал, содержащий не менее 75% ниобия и не более 0,01% серы и фосфора и пригодный для использования в качестве легирующего или готового продукта.

Формула изобретения

\ \ \ 1 Способ получения металлического ниобия и сплавов на его основе, включающий восстановление соединений ниобия алюминием при высокой температуре в присутствии добавок, отличающийся тем, что восстановление ведут с использованием в качестве исходного соединения ниобата щелочного металла с введением магния при соотношении компонентов, мас.%: \\\3 Ниобат щелочного металла \\\7 50 - 70 \\\3 Металлический алюминий \\\7 27 - 45 \\\3 Металлический магний \\\7 3 - 5

РИСУНКИ

Рисунок 1