Расплав для получения порошков оксидных вольфрамовых бронз

 

Изобретение относится к получению порошков оксидных вольфрамовых бронз. Задача изобретения - упрощение способа получения оксидных вольфрамовых бронз и повышение их дисперсности за счет замены электрохимического способа синтеза бронз химическим. Электролит содержит вольфрамат натрия, метафосфат натрия и оксид вольфрама (VI). В него дополнительно вводят порошок металлического вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас.%: вольфрамат натрия-20-85; метафосфат натрия-4-42; оксид вольфрама (VI)-8-52; порошок металлического вольфрама - остальное.

Изобретение относится к области химического производства, а точнее к получению порошков оксидных вольфрамовых бронз, обладающих электродными и каталитическими свойствами.

Известны расплавы для получения порошков оксидных вольфрамовых бронз на основе вольфраматов, метафосфатов и хлоридов щелочных металлов и оксида вольфрама VI (А.с. N 850740, а.с. N 1244206, а.с. N 1285064).

Из известных расплавов для получения порошков оксидных вольфрамовых бронз наиболее близким является расплав - электролит, включающий метафосфат и вольфрамат натрия и оксид вольфрама VI при следующем соотношении компонентов, мол.%: Вольфрамовый ангидрид - 5 - 55 Метафосфат натрия - 20 - 65 Вольфрамат натрия - Остальное (Барабошкин А.Н., Ракша В.П., Калиев К.А., Шурдумов Г.К., Шурдумов Б.К., Молчанова Н.Г. Электролит для получения оксидных вольфрамовых бронз, а.с. N 850740, 29.11.79).

Из данного расплава электрохимическим методом получают порошки оксидных вольфрамовых бронз натрия с размерами частиц 5 - 400 мкм. Между тем для использования оксидных вольфрамовых бронз в качестве катализаторов, а также при изготовлении мишеней для нанесения электрохромных пленок на подложку требуются бронзы с меньшими размерами частиц.

Недостатком известного способа является также то, что при электрохимическом синтезе трудно получить воспроизводимые результаты по составу бронз 0 < x < 1, что связано с изменением физических свойств (плотность, вязкость, электропроводность) электролита - расплава в процессе электролиза.

Целью настоящего изобретения является упрощение способа получения оксидных вольфрамовых бронз и повышение их дисперсности за счет замены электрохимического способа синтеза бронз химическим.

Поставленная цель достигается тем, что в известный электролит, включающий оксид вольфрама VI, метафосфат и вольфрамат натрия, дополнительно вводят порошок металлического вольфрама при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Оксид вольфрама VI - 8 - 52 Метафосфат натрия - 4 - 42 Вольфрамат натрия - 20 - 85 Порошок металлического вольфрама - Остальное Смесь, состоящую из вольфрамата и метафосфата натрия, оксида вольфрама VI и порошка металлического вольфрама из указанной концентрационной области нагревают медленно до температур 500 - 600^oC и выдерживают при этих температурах в течение 1 часа для удаления возможных пузырьков воздуха из расплава, а затем повышают температуру до 650 - 700^oC. При этих температурах расплав выдерживают в течение 1 часа. После этого расплав охлаждают и отмывают продукты реакции раствором аммиака и дистиллированной водой.

Возможность осуществления химического способа получения бронз без вакуумирования реакционной зоны, а также без применения инертного газа объясняется тем, что как показали наши исследования по термическому анализу системы Na_хWO₄ - Na₂PO₃ - WO₃ в указанной концентрированной области, составы плавятся при 500 - 600^oC. При этих температурах металлический вольфрам, содержащийся сначала в шихте, а затем в расплаве не окисляется или окисляется по крайней мере до W + WO₂ (см. диаграмму состояния W - O₂, А.Н. Зеликман, Г. А. Мейерсон "Металлургия редких металлов", М. Металлургия, 1973, с. 65). Таким образом в расплаве создаются необходимые условия для восстановления вольфрамата натрия, в зависимости от соотношения концентраций исходных компонентов, до бронзы определенного состава (Na₂WO₃).

Пример 1. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 85; 4; 8 и 3 мас.% соответственно, тщательно перетирают и сушат при 200^oC в алундовом тигле. Затем температуру поднимают до 600^oC и выдерживают при этой температуре 1 час. Синтез бронз проводят при 650^oC в течениt 1 часа.

На дне тигля собирается мелкодисперсный порошок оксидных вольфрамовых бронз желтого цвета. Химический анализ дает состав продукта реакции Na_0,92WO₃. Средний размер кристалликов 3 мкм.

Пример 2. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 62; 8; 21 и 9 мас.% соответственно. Условия подготовки шихты, проведение синтеза и отмывка продуктов те же, что и в примере 1.

Продукт реакции мелкодисперсный порошок оксидной бронзы оранжевого цвета, состава Na_0,82WO₃. Размеры кристалликов 1 - 3 мкм.

Пример 3. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 51; 16; 27 и 6 мас.% соответственно. Условия подготовки шихты и отмывка продукта реакции те же, что и в примере 1, но синтез бронз проводят при 700^oC.

По истечении 1 часа на дне тигля собирается мелкодисперсный порошок оксидной бронзы красного цвета, состава Na_0,75WO₃. Размеры кристалликов 0,8 - 1,6 мкм.

Пример 4. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 31; 40; 25 и 4 мас.% соответственно. Условия подготовки шихты и отмывка продукта реакции те же, что и в примере 1. Синтез бронз проводят при 700^oC.

Продукт реакции мелкодисперсный порошок оксидной бронзы фиолетового цвета, состава Na_0,55WO₃. Размеры кристалликов 0,3 - 0,5 мкм.

Пример 5. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 38; 11; 46 и 5 мас.% соответственно. Условия подготовки шихты и отмывка продукта реакции те же, что и в примере 1, но реакцию синтеза бронз проводят при 750^oC.

Продукт реакции мелкодисперсный порошок оксидной бронзы натрия синего цвета, состава Na_0,35WO₃. Размеры кристалликов 0,16 - 0,2 мкм.

Пример 3. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 33; 9; 53 и 5 мас.% соответственно. Условия подготовки шихты и отмывка продукта реакции те же, что и в примере 1, но синтез бронз проводят при 750^oC.

Продукт реакции - смесь оксидов вольфрама и бронз.

Пример 7. Берут вольфрамат и метафосфат натрия, оксид вольфрама VI и порошок металлического вольфрама в количествах 19; 47; 31 и 3 мас.% соответственно. Условия подготовки шихты и отмывка продукта реакции те же, что и в примере 1. Синтез проводят при 700^oC в течение 1 часа. Продукт реакции - окислы вольфрама.

Таким образом, предлагаемый расплав позволяет химическим способом получать оксидные вольфрамовые бронзы, состав и дисперсность которых регулируется составом расплава.

Формула изобретения

Расплав для получения порошков оксидных натрий-вольфрамовых бронз, включающий оксид вольфрама (VI), метафосфат и вольфрамат натрия, отличающийся тем, что для химического получения оксидных натрий-вольфрамовых бронз расплав дополнительно содержит порошок металлического вольфрама при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Na₂WO₄ - 20 - 85
NaPO₃ - 4 - 42
WO₃ - 8 - 52
W - Остальное