Электрохимический способ получения порошка силицида вольфрама

Авторы патента:

C25B1/00 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2629190:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка силицида вольфрама, включающий электролиз расплава при температуре 850-950°С, содержащего хлорид натрия, вольфрамат натрия и диоксид кремния. Способ характеризуется тем, что дополнительно вводят фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид натрияот 56,75 до 57,33; фторид натрия от 40,75 до 41,17; вольфрамат натрия от 0,80 до 1,20; диоксид кремния от 0,80 до 1,20. С целью повышения дисперсности электролиз ведут при напряжении на ванне 2,8 В. Технический результат изобретения заключается в возможности получения порошка силицида вольфрама с использованием доступных солей, исключающих возможность загрязнения другими металлами (алюминием) и с размером частиц порошка 2-20 мкм. 3 пр.

Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений вольфрама и может быть использовано для получения чистого порошка силицида вольфрама, который может использоваться для создания новых конструкционных материалов, обладающих высокой химической стойкостью и жаростойкостью.

Высокотемпературные конструкционные материалы на основе силицида вольфрама являются важнейшим альтернативным классом материалов, составляющим достойную конкуренцию специальным сплавам, интерметаллидам, керамикам, традиционно используемым при высоких температурах в окислительных средах. В частности, силициды вольфрама известны своей способностью сопротивляться окислению при нагреве на воздухе вплоть до температур свыше 1500°C. Поэтому находят широкое применение в разнообразных областях материаловедения в качестве конструкционных материалов для получения специальных изделий, защитных покрытий, тонкопленочных устройств.

Известны способы получения силицида вольфрама [1-2].

Наиболее близким является способ получения силицида вольфрама [3], включающий взаимодействие соединений вольфрама и кремния, отличающийся тем, что с целью обеспечения возможности получения силицида вольфрама в виде порошка и упрощения способа взаимодействия ведут электролизом расплава, содержащего в качестве соединения кремния - диоксид кремния и дополнительно хлорид и фторалюминат натрия при содержании компонентов, мас.%:

Натрий вольфрамовокислый	0,5-2,0
Диоксид кремния (IV)	1,0-2,0
Хлорид натрия	29,0-67,5
Фторалюминат натрия	31,0-67,0

и процесс ведут при плотности тока 0,5-1,5 A/см² и температуре 850-950°C.

Недостатком прототипа является низкая удельная поверхность порошка и возможность загрязнения целевого продукта другими металлами (алюминием).

Задачей, поставленной авторами изобретения, является повышение дисперсности порошка и исключение загрязнения целевого продукта другими металлами (алюминием).

Задача решается следующим образом:

предлагается расплав для электрохимического синтеза силицида вольфрама, содержащий хлорид натрия, фторид натрия, вольфрамат натрия и диоксид кремния со следующим соотношением компонентов, мас.%:

хлорид натрия	от 56,75 до 57,33
фторид натрия	от 40,75 до 41,17
вольфрамат натрия	от 0,80 до 1,20
диоксид кремния	от 0,80 до 1,20

Электрохимический синтез дисилицида вольфрама при температуре 900°C проводился на основе расплава NaCl-NaF, содержащего в качестве источников вольфрама - Na₂WO₄, источника кремния - SiO₂.

Изобретение может быть использовано для получения порошка чистого силицида вольфрама. Способ позволяет получать силицид вольфрама с использованием доступных солей, исключающих возможность загрязнения другими металлами (алюминием) и с размером частиц порошка 2-20 мкм.

Электролиз ведут при температуре 850-900°C, в качестве источника вольфрама используется вольфрамат натрия, в качестве источника кремния используется диоксид кремния, напряжение на ванне U=2,8 B.

Для проведения электрохимического синтеза в качестве контейнера использовался графитовый тигель, в качестве анода использовался графитовый стержень, в качестве катода - вольфрамовый пруток.

Электролит готовили расплавлением в электропечи смеси хлорида, фторида натрия, вольфрамата натрия и оксида кремния в графитовом тигле. По достижении 900°С в расплав погружают электроды. Электролиз осуществляется в открытых ваннах в потенциостатическом режиме при напряжении на ванне U=2,8 В при температуре 900°С относительно платино-кислородного электрода сравнения.

После окончания электролиза катод с осажденным продуктом в виде «груши» тщательно отмывается горячей дистиллированной водой многократной декантацией для избавления от солевой фазы. Затем катодный осадок высушивается в сушильном шкафу.

Пример 1. Исходную смесь солей, мас.%: NaCl - 57,04; NaF - 40,96; Na₂WO₄ - 1,0; SiO₂ - 1,0 помещают в графитовый тигель, который одновременно служит анодом. Смесь электролитов нагреваем до температуры 875°С. Помещают в расплав катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Подаем напряжение на ванне 2,8 В. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают силицидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры силицидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой, и раствором 1H NH₄OH.

После чего порошок силицида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WSi₂. Выход по току 87%. Дисперсность порошка 2-20 мкм.

Пример 2. Исходную смесь солей, мас.%: NaCl - 57,28; NaF - 41,12; Na₂WO₄ - 0,8; SiO₂ - 0,8 помещают в графитовый тигель, который одновременно служит анодом. Смесь электролитов нагреваем до температуры 875°С. Помещают в расплав катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Подаем напряжение на ванне 2,8 В. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают силицидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры

силицидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой, и раствором 1H NH₄OH.

После чего порошок силицида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WSi₂. Выход по току 90%. Дисперсность порошка 2-20 мкм.

Пример 3. Исходную смесь солей, мас.%: NaCl - 56,80; NaF - 40,80; Na₂WO₄ - 1,2; SiO₂ - 1,2 помещают в графитовый тигель, который одновременно служит анодом. Смесь электролитов нагреваем до температуры 875°С. Помещают в расплав катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Подаем напряжение на ванне 2,8 В. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают силицидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры силицидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой, и раствором 1H NH₄OH.

После чего порошок силицида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WSi₂. Выход по току 85%. Дисперсность порошка 2-20 мкм.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения порошка силицида вольфрама с использованием доступных солей, исключающих возможность загрязнения другими металлами (алюминием) и с размером частиц порошка 2-20 мкм.

Литература

1. С.В. Плющеева, С.Ю. Шаповал, Г.М. Михайлов, А.В. Андреева, Патент РФ №2375785. Способ изготовления тонкопленочной металлической структуры вольфрама на кремнии.

2. Б.А. Гнесин, П.А. Гуржиянц. Патент РФ №2178958, Жаростойкий материал.

3. Х.Б. Кушхов, В.И. Шаповал, Н.А. Гасвиани, С.Г. Гасвиани, А.А. Фурман, Р.В. Куприна. Авторское свидетельство СССР №1619745, C25B 1/00, 1988 г.

Электрохимический способ получения порошка силицида вольфрама, включающий электролиз расплава при температуре 850-950°С, содержащего хлорид натрия, вольфрамат натрия и диоксид кремния, отличающийся тем, что дополнительно вводят фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид натрия	от 56,75 до 57,33
фторид натрия	от 40,75 до 41,17
вольфрамат натрия	от 0,80 до 1,20
диоксид кремния	от 0,80 до 1,20

с целью повышения дисперсности электролиз ведут при напряжении на ванне 2,8 В.

Изобретение относится к электрохимическому синтезу борида молибдена, включающему электролиз расплава, содержащего хлорид калия, молибдат натрия и оксид бора, хлорид натрия.

Электролитический способ получения наноразмерных порошков силицидов лантана // 2629184

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерных порошков силицидов лантана, включающему синтез силицидов редкоземельного элемента из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Углеродистая композиция для электрода суперконденсаторного элемента, электрод, способ его изготовления и содержащий его элемент // 2627699

Изобретение относится к углеродистой композиции, пригодной для изготовления электрода суперконденсатора в контакте с водным ионным электролитом, причем композиция основана на угольном порошке, способном сохранять и высвобождать электроэнергию, и включает гидрофильную связующую систему.

Способ отслеживания, защиты и безопасного выключения электролитической системы // 2624222

Изобретение относится к способу отслеживания отказных ситуаций, связанных с потоком сырьевого газа и/или очистительным потоком в электролитических элементах, батареях или системах, причем указанный процесс отслеживания сочетают с предупредительными мерами, которые должны быть приняты в случае таких отказных ситуаций.

Электролизер для получения водорода и кислорода из воды // 2623437

Изобретение относится к электролизеру для получения водорода и кислорода из воды, состоящему из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы из металла, находящегося между ними сепаратора в виде газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализатором.

Катод для электролиза // 2621029

Изобретение относится к катоду для электролиза, содержащему покрытие из никеля толщиной 300-1000 нм, нанесенное методом магнетронного распыления на матрицу пористого оксида алюминия с размерами пор 40-120 нм и расстоянием между стенками пор 10-20 нм.

Способ получения координационного соединения цинка с никотиновой кислотой // 2618533

Изобретение относится к способу получения никотината цинка гидрата путем электролиза водно-органического раствора никотиновой кислоты с цинковыми электродами при постоянном токе, включающему отделение полученного осадка, промывку осадка и его сушку.

Способ осветления и обесцвечивания природных вод и устройство для его осуществления // 2618076

Изобретения относятся к области осветления и обесцвечивания природных вод и могут быть использованы в процессах водоподготовки для питьевых и технических целей. Осветление и обесцвечивание природных вод осуществляют при помощи водозаборно-очистного устройства.

Способ снижения содержания меркаптанов в углеводородах // 2617415

Изобретение относится к способам очистки сырой нефти, содержащей меркаптаны и серосодержащие примеси, включающим контактирование сырой нефти с очищающим раствором, содержащим раствор гипохлорита, в течение 30 с – 2 мин, при которых меркаптановая сера окисляется и превращается по меньшей мере в одну оксокислоту серы или ее соль, образуя на выходе очищенную сырую нефть, содержащую менее 50 ч/млн меркаптановой серы и остаточные хлориды.

Способ утилизации загрязненного шламом белого фосфора // 2616925

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к утилизации загрязненного шламом белого фосфора. Способ осуществляется путем окисления белого фосфора кислородом до пятиокиси фосфора с последующей ее гидратацией, причем загрязненный шламом белый фосфор помещают в реакционную камеру трехкамерного электролизера, на электроды подают постоянный электрический ток, образующийся в результате электролиза воды кислород окисляет белый фосфор до пятиокиси фосфора, поглощаемой водой до образования фосфорной кислоты, при этом шлам откладывается в анодной камере электролизера, после полного окисления фосфора электролизер автоматически отключается от электрической сети.

Электролизер и каскад электролизеров // 2629561

Изобретение относится к электролизеру, содержащему корпус с электролитом с размещенными в нем электролизной ячейкой с анодом, катодом и мембраной, разделяющей объем электролизной ячейки на анодное и катодное пространства, анодный контур циркуляции электролита, включающий емкость с электролитом и теплообменник, сепараторы водорода и кислорода, магистрали подвода воды и отвода кислорода и водорода, отличающемуся тем, что электролизер содержит катодный контур циркуляции, совмещенный с анодным контуром циркуляции таким образом, что катодная емкость с электролитом соединена через анодный теплообменник с анодным пространством, а анодная емкость с электролитом соединена с катодным пространством через катодный теплообменник, и байпасную линию, соединяющую катодную емкость с электролитом через кран-регулятор и катодный теплообменник с катодным пространством. Также изобретение относится к каскаду электролизеров. Использование предлагаемого изобретения позволяет снизить удельный расход электроэнергии на производство водорода, увеличить ресурс работы электролизера и возможность эффективного использования предлагаемого технического решения в установках разделения изотопов водорода. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты // 2630212

Изобретение относится к способу получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты. Способ включает анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе нитрата аммония, рафинирование электролита путем удаления 50-100% первой партии гидроксида алюминия с предварительным отстаиванием в электролите в течение 12-24 ч, разделение последующих партий гидроксида алюминия и электролита, промывку последующих партий гидроксида алюминия дистиллированной водой и их термическую обработку, которая осуществляется посредством предварительной сушки в течение 12-24 ч при температуре 200-250°С и окончательного прокаливания в течение 15-18 ч при температуре не менее 1100°С, при этом при прокаливании каждые 3 ч производится перемешивание продукта. Изобретение позволяет получать альфа-оксид алюминия с содержанием основного компонента 99,995-99,998 мас.% и со средней дисперсностью 40-45 мкм. 4 з.п. ф-лы, 1 пр., 3 табл.

Способ электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов // 2631428

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам электрохимического окисления железа для получения реагента-окислителя феррата (VI) FeO42-. В способе используют устройство для электрохимического синтеза ферратов щелочных металлов с по меньшей мере двумя электрохимическими реакторами, каждый из которых состоит из вертикально расположенного внутреннего анода - цилиндрического стержня на основе железа, внешнего цилиндрического титанового катода и размещенной между ними цилиндрической керамической ионопроницаемой диафрагмой, которые образуют замкнутые объемы анодной и катодной камер электрохимического реактора за счет наличия у него верхних и нижних втулок, имеющих в нижней и верхней частях входы и выходы. При этом нижние входы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с нижним анодным коллектором, в который насосом-дозатором подают раствор гидроксида щелочного металла. Верхние выходы анодных камер всех электрохимических реакторов соединены с верхним анодным коллектором, из которого продукты электрохимического разложения водного раствора гидроксида щелочных металлов проходят через сепаратор, отделяющий газообразную и жидкую фазы продуктов электрохимического разложения. При этом газообразную фазу в виде кислорода отводят в атмосферу, а жидкую фазу, содержащую феррат щелочного металла, отводят для дальнейшего использования. Технический результат заключается в сокращении энергопотребления на единицу продукции и обеспечении получения феррата щелочных металлов в одну стадию путем разложения гидроксидов щелочных металлов в электрохимическом реакторе. 2 ил.

Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды // 2632815

Изобретение относится к способу получения водорода на основе химической реакции электролиза алюминиевого сплава и щелочного раствора воды в заполненном электролитом электролизере, в котором расположены анод и катод. Способ характеризуется тем, что в качестве катода используют пористый алюминий с содержанием окиси кальция 1,5%, помещают его в раствор с содержанием щелочи от 0,2% до 1% и ведут реакцию при температуре от 15°C до 70°C, с использованием воды с pН от 7 до 12. Использование предложенного способа позволяет увеличить производство водорода более чем в 1,5 раза по сравнению с известным способом. 5 пр., 5 табл.

Газопроницаемые электроды и электрохимические ячейки // 2632872

Изобретение относится к электроду для устройства для разложения воды, содержащего: газопроницаемый материал; второй материал; разделительный слой, расположенный между газопроницаемым материалом и вторым материалом, где разделительный слой расположен рядом с внутренней стороной газопроницаемого материала, причем данный разделительный слой предоставляет газосборный слой, способен к перемещению газа внутри в электроде по меньшей мере к одной зоне выпуска газа, где перемещаемый газ является продуктом реакции разложения воды, и где газ мигрирует через газопроницаемый материал; и проводящий слой расположен рядом с внешней стороной газопроницаемого материала, на ней или частично внутри внешней стороны. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить энергетический КПД. 21 з.п. ф-лы, 6 пр., 19 ил.

Электролитическая ячейка, оборудованная микроэлектродами // 2632901

Изобретение относится к электролитической ячейке для выработки неразделенных анодных и катодных продуктов, состоящая из литографически структурируемой подложки, имеющей поверхность, множество анодных и катодных микроэлектродов, сформированных на упомянутой поверхности, причем упомянутые анодные и катодные микроэлектроды взаимно вставлены один в другой с межэлектродным промежутком менее 100 микрометров и имеют среднюю шероховатость Ra поверхности менее 0,05 мкм. Также изобретение относится к способу изготовления ячейки, способу изготовления растворов смешанных окислителей переменного состава и устройству для дозирования стерилизующих, дезинфицирующих или моющих веществ. Предлагаемая ячейка обладает повышенной скоростью выработки продукта при его меньших потерях. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.

Способ электросинтеза циклогексантиола на основе сероводорода // 2634732

Изобретение относится к способу электросинтеза циклогексантиола, включающему взаимодействие циклогексена с сероводородом в апротонных органических растворителях в присутствии фонового электролита при температуре 20-25°C и атмосферном давлении. Способ характеризуется тем, что электросинтез проводят в деаэрированных условиях при потенциале восстановления сероводорода на платиновом катоде. Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить энергозатраты на проведение электросинтеза циклогексантиола за счет снижения значения потенциала электролиза на 0,2 В ввиду более легкой склонности сероводорода к катодной активации (или восстановлению) по сравнению с анодной активацией (или окислением), а также снижение выхода дициклогексилдисульфида благодаря генерированию в электрохимической системе атомарного водорода и исключению стадии окисления циклогексантиола как целевого продукта реакции. 1 пр.

Способ получения концентрата адипиновой кислоты и натриевой щелочи из щелочных стоков производства капролактама // 2635106

Изобретение относится к способу получения концентрата адипиновой кислоты и натриевой щелочи из щелочных стоков производства капролактама, включающему электролиз стоков в мембранном электролизере с получением в катодном пространстве натриевой щелочи. Способ характеризуется тем, что электролиз проводят в двухкамерном электролизере, перед электролизом стоки смешивают с серной кислотой для разделения на водную и органическую фазы, при достижении кислотности водной фазы 20-30 г/л в пересчете на серную кислоту водную фазу отделяют и подают в анодную камеру двухкамерного электролизера, а органическую фазу используют в качестве концентрата адипиновой кислоты. Технический результат - повышение содержания адипиновой кислоты в ее концентрате при одновременном снижении эксплуатационных затрат за счет уменьшения потребляемой электроэнергии и расхода катионообменных мембран при регенерации щелочи. 2 пр.

Установка для электрохимического разложения водных растворов хлоридов // 2637506

Изобретение относится к установке для электрохимического разложения водных растворов хлоридов, включающей проточные электрохимические реакторы, состоящие из внутреннего трубчатого титанового катода, внешнего трубчатого титанового анода и размещенной между ними трубчатой керамической ионопроницаемой диафрагмы, нижнего и верхнего анодных коллекторов, сепаратора, нижнего и верхнего катодных коллекторов и насосов. Установка характеризуется тем, что она дополнительно содержит программируемый контроллер, обеспечивающий корректировку режима работы каждого электрохимического реактора с помощью датчиков, при этом контроллер обеспечивает возможность регулирования скорости подаваемого водного раствора хлорида, регулирования электропитания каждого электрохимического реактора и корректировки избыточного давления в анодных камерах, кроме того, каждый электрохимический реактор имеет отдельный источник электропитания, а анодные камеры электрохимических реакторов выполнены с возможностью поддержания в них избыточного давления по отношению к давлению в катодных камерах. Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства за счет экономии потребляемой электрической энергии. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения гипохлорита кальция при комплексной переработке природного поликомпонентного пересыщенного рассола хлоридного кальциево-магниевого типа // 2637694

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения гипохлорита кальция из пересыщенного природного поликомпонентного рассола хлоридного кальциево-магниевого типа включает выделение из рассола кристаллогидрата хлорида кальция и отделение маточного рассола, обогащенного литием и бромом. Проводят мембранный или диафрагменный электролиз водного раствора хлорида натрия для производства хлора и католита. Получают раствор гипохлорита натрия путем эжектирования анодного хлора потоком католита - раствором NaOH. Гипохлорит кальция получают обменной реакцией между гидроксидом кальция и гипохлоритом натрия. Полученный гипохлорит кальция отделяют от маточного раствора и сушат. Маточный раствор перерабатывают с возвратом NaCl в производство. Сначала природный пересыщенный поликомпонентный рассол охлаждают до 0…-1°С, получая твердую фазу кристаллогидрата CaCl2⋅6Н2О с примесью кристаллогидрата MgCl2⋅6H2O и жидкую фазу. Кристаллогидраты отделяют от жидкой фазы, нагревают в присутствии NaOH и перемешивают, отделяя CaCl2⋅6Н2О от твердой фазы MgCl2⋅6H2O и образовавшейся твердой фазы Mg(OH)2. Очищенный от магния CaCl2⋅6Н2О приводят в контакт с католитом. Образующуюся пульпу центрифугируют с получением кека в виде Са(ОН)2 и фугата в виде раствора NaCl, который после очистки от кальция возвращают на операцию мембранного электролиза для получения католита и хлора. Изобретение позволяет осуществить процесс получения гипохлорита кальция в непрерывном режиме, снизить энергоемкость процесса, сократить затраты греющего пара, повысить выход гипохлорита кальция. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 пр.