Способ получения карбидов вольфрама

 

ОЛ ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалнстнческнх

Республнн

< >4)3753 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.11.70 (21) 1496016/23-26 с присоединением заявки № 1496017/23-26 (51) М.Кл С 01 В 31/34

Совета Министров СССР (53) УДК 661.665 (088.8) (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень ¹ 23 (45) Дата опубликования описания 10.08.77 ло делам нзобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

А. И. Красовский, И. Л. Синани, И. В. Кириллов, Ю.Н. Голованов и В. П. Кузьмин

Ордена Трудового Красного Знамени институт физической химии АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

КАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА

Государственный комитет (23) Пр "ор "тет—

Изобретение относится к технике получения карбидов вольфрама, широко применяемых в качестве компонентов твердых сплавов, защитных высокотемпературных, эррозионностойких и эмиссионных покрытий.

В настоящее время известно существование двух карбидов вольфрама WC (6,12О/о С) и W2C (3,15%)

Одним из способов получения указанных карбидов вольфрама является восстановле .«е галогенидов вольфрама водородом в присутствии углеводородов при 900 — 1200 С.

Недостатками этого способа получения карбидов вольфрама являются высокая энергоемкость и сложность конструктивного выполнения аппаратуры, обусловленные высоки. ми температурами осаждения, а также дл«тельность процесса и возможность загрязнения конечного продукта примесями. Кроме того, указанный способ не позволяет получать карбиды вольфрама с другим содержанием углерода, например ЮвС, Цель изобретения состоит в разработке такого способа получения карбидов вольфрама, который позволит получать карбиды вольфрама высокой чистоты при сравнительно невысоких температурах в виде компактных осадков с плотностью, близкой к теоретической и различного стехиометрического и фазового составов.

Достигается это путем восстановления гексафторида вольфрама водородом в присутствии продуктов креки ига пропана при

400 — 900 С. Выбор в качестве исходных компонентов гексафторида вольфрама, который не образует устойчивых низших фтор«дов вольфрама, водорода «пропана при определенных режимах позволяет получить новый карбид вольфрама с содержанием углерода

10 0,8 — 1,2 вес % и стех«ометрической формулои ЪвС.

Следует отметить, что в зависимости от условий проведения процесса могут быть получены карбиды вольфрама различного стехиометрического состава:

1. При отношен«ях пропана к водороду

0,15 — 0,5 и гексафторида вольфрама к водороду 0,04 — 0,09 при предварительном термокаталнтическом крекинге образуется ЖвС, ко торый не был получен ранее какими-либо другими способами.

Указанный карбид имеет плотность 18,6-18,7 г/смз и микротвердость 3500 кг/лтлР, что позволяет применять его в качестве покрыт«я, обладающего более высокой износоустойчивостью. чем карбиды ЖС «WС.

2. При отношении пропана к водороду 1,0-1,5 и гексафторида к водороду 0,1 — 0,25 при предварительном термокаталитическом крекинге пропана кристаллизуется карбид % С, 413753

Формула изобретения

Составитель H. Назаров

Техред В. Рыбакова

Редактор H. Спиридонова корректор В. Гутман

Заказ 5G8/1167 Изд. № 53 Тираж 671 Под гнсно

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я(-85, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» имеющий плотноеть 17,5 г/смз, микротвердость порядка 3100 кг/мм и содержащий от

3,0 до 3,2 вес. % углерода.

3. При отношении пропана к водороду

1,8 — 2,4 и гексафторида к водороду 0,2 — 0,4 при предварительном термокаталитическо";I крекинге пропана образуется высший карбид вольфрама WC, имеющий плотность 15,6—

15,7 г/см и микротвердость 1700 кг/мм2.

Таким образом, в интервале температур

400 — 900 С при различных отношениях компонентов на подложках, не взаимодействующих с составляющими реакционной смеси, возможно получение карбидов вольфрама

ИаС, %2С и WC.

Предлагаемый способ получения карбидов вольфрама был опробован на лабораторной установке, на которой получают как карбиды вольфрама, так и покрытия из них.

Пример 1. Получение карбида вольфрама ЖаС.

В медную трубку, служащую реакционной зоной и обогреваемую печью сопротивления, подают смесь реагирующих газов, причем пропан предварительно подвергают крекингу, пропуская через нагретую трубку из нержавеющей стали, служащую катализатором кре. кинга. При исходных параметрах процесса: температуре осаждения 600 С, отношении гексафторида вольфрама к водороду %1..в .

: H> 0,045 и отношении пропана к водороду

СзНа. Н вЂ” — 0,4, общем давлении 1 атм, ско,рости газового потока 12 см/сек, по всей длине реакционной зоны (30 см) получают осадок карбида вольфрама %аС.

Пример 2. Получение карбида вольфрама W C.

Покрытие из карбида вольфрама W2C наносят на поверхность плоского торированного вольфрамового эмиттера. Змиттеры длиной

50 мм и шириной 3 мм монтируют внутри медной трубки по образующей. Процесс осаждения проводят при следующих исходных параметрах: температура осаждения 620 С, температура крекинга 600 С, отношении гексафторида вольфрама к водороду Рту;-,:

: Рн,=0,12, отношение Рс,н, Рн, = 1,4 и скорости газового потока 7 см/сек. За 20 л ин на поверхности эмиттеров получают слой карбида вольфрама W>C толщиной 200 л км, хорошо сцепленный с подложкой.

Пример 3, Получение карбида вольфргма WC.

Получение карбида вольфрама WC осуществляют, как в примере 1, с тем отличи;-и, что процесс проводят при следующих исходных параметрах: температура осаждения

1О 650 С, температура крекинга пропана 600 С, отношение парци альных давлений гексафторида вольфрама к водороду P и;г,. Рп, = 0,3, отношение Рс,н, . Рн. = 2,1 и скорости газового потока 5 см/сек. По всей длине реакционной зоны (30 см) получают осадок карбида вольфрама WC.

Идентичность полученных осадков карби дам вольфрама ЮаС, % С и VC установлена рентгеновским фазовым и химическим анализом.

1. Способ получения карбидов вольфрама

25 восстановлением гексафторида вольфрама во дородом в присутствии углеводородов, о т л ич а и шийся тем, что, с целью получения карбидов различного стехиометрического состава, процесс проводят при 400 — 900 С, а исходный углеводород, например пропан, подвергают предваритсльному термокаталитическому крекингу.

2. Способ по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью получения карбида ЮаС, 35 процесс проводят при соотношении гексафторида к водороду от 0,04 до 0,09 и отношении пропана к водороду от 0,15 до 0,5.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения карбида вольфра40 ма % С, процесс проводят при соотношении гексафторида вольфрама к водороду от 0,1 до 0,25 и отношении пропана к водороду от

1 до 1,5.

4. Способ по п. 1, отличающийся

45 тем, что, с целью получения карбида вольфрама 1ЧС, процесс проводят при соотношении гексафторида вольфрама к водороду 0,2 — 0,4 и пр оп а на к водороду 1,8 — 2,4.