BG64771B1

BG64771B1 - Метод за получаване на високотопими и твърди карбиди

Info

Publication number: BG64771B1
Application number: BG104804A
Authority: BG
Inventors: Димитър КРЪСТЕВ; Боян ЙОРДАНОВ
Original assignee: Димитър КРЪСТЕВ; Боян ЙОРДАНОВ
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2006-03-31
Also published as: BG104804A

Abstract

Карбидите се използват като суровина за производство на твърди сплави, дисперсионно уякчени сплави,износоустойчиви покрития и други. Те се получаватпри по-ниски температури, за по-кратко време на изотермично задържане и при използване на невзривоопасна атмосфера. Съгласно метода променлив електрически ток с промишлена честота се пропуска през въртящ се слой от предварително подготвен дисперсен материал, съдържащ в необходимите съотношения метали или окиси и графит. Параметрите на тока се регулират в необходимите граници за осъществяване на нагревателен процес до температурата на изотермичнозадържане. В процеса се използват активни реагенти в газови микроразряди между частиците на намиращата се в непрекъснато движение дисперсна среда в пещното пространство, в което се поддържа инертна атмосфера чрез пропускане на аргон с налягане 0,01-0,02 МРа.

Description

Изобретението се отнася до метод за получаването на високотопими и твърди карбиди, които се използват като суровина за производството на твърди сплави, като дисперсна фаза в дисперсионно уякчените сплави, покрития на метали и други.

Предшестващи състояние на техниката

Известен е метод за получаване на карбиди с промишлено значение в твърдофазно състояние, при който предварително подготвената шихта от третирания труднотопим метал (Ti, W и Сг) или съответните оксиди с определена фракция се смесва механически на сухо или мокро със съответното количество въглерод (графит или сажди). След това се поставя в ладийки или се пресоват брикети, които се зареждат в графитова тръбна пещ с различни конструкции. Нагряването се осъществява с електросъпротивителни елементи, ток с висока честота или горелки, нагряващи индиректно обработваната шихта. Атмосферата е водород или инертен газ, а в някои случаи се използва вакуум. Температурата, до която се нагрява сместа за карбидизация, е 1600-2100°С /1 /, а времето на задържане при тази температура 1-2 h и повече /2/. Процесът е стационарен и след завършването му продуктът се подлага на смилане до необходимата едрина и пресяване.

Известен е и друг метод /3/ за получаване на карбиди, при които определените метали или техни оксиди или хидриди се смесват с въглерод и сместа се гранулира до определена едрина на гранулите. Гранулите реагират при преминаването им през въртяща се пещ при температури от 1400 до 2100°С и инертна атмосфера (азот или водород).

Основни недостатъци на тези методи са високата температура на нагряване - от порядъка на 2000°С, дългото време на изотермично задържане и използването на взривоопасна защитна атмосфера, например водород.

Техническа същност и предимства на изобретението

Тези проблеми се решават с метод за получаване на карбиди, при който през въртящ се слой от предварително подготвен материал се пропуска променлив електрически ток с промишлена честота. Напрежението и силата на тока в системата се регулират в граници, необходими за осъществяването на желания нагревателен процес до температурата на изотермично задържане. Процесът се осъществява в инертна атмосфера осигурена чрез пропускането на аргон през пещното пространство, при под държане на налягане 0,01-0,02 МРа.

Методът съгласно изобретението, се осъществява по следния начин.

Предварително подготвените дисперсни метали в това число и стружки или окиси се смесват с необходимото количество въглерод, под формата на графит. Добре смесена цшхтата се насипва в тръбна въртяща се пещ, в която се създава атмосфера от аргон с налягане 0,0ΙΟ,02 МРа над атмосферното. Пещта се привежда във въртеливо движение с определена скорост. С помощта на електроди в пещното пространство се подава променлив ток с промишлена честота. Параметрите на електрическия ток се подбират така, че на базата на съпротивлението на слоя да се осъществява нагревателен процес с определена скорост. Нагряването се извършва за сметка на отделената джаулова топлина при протичането на електрически ток през сместа и от топлината, отделена в газовите микроразряди при разкъсване на контакта между частиците във въртящия се слой. Газовите микроразряди, освен че са генератор на топлина, са и носители на активни реагенти, при което процесите се ускоряват и температурата за получаване на съответните карбиди може да бъде понижена. След достигане на температурата на изотермично задържане и провеждане на същото, пещта се охлажда контролируемо или не с помощта на параметрите на тока и потока аргон.

Предимствата на метода съгласно изобретението, са: понижаване на температурата за протичане на процеса на карбидизация, намаляване на времето за синтез на карбиди и използване на невзривоопасна атмосфера.

Примери за изпълнение на изобретението

Изобретението се пояснява със следните примери.

Пример 1. Получаване на титанов карбид. Във въртяща се тръбна пещ се насипва смес от титан с едрина на частиците под 1 ппп и графит фракция под 0,2 mm в стехиометрично количество. След привеждане на пещта във въртеливо движение със скорост 45-60 min^-1 се продухва с химически чист аргон, след което се установява свръхналягане 0,01 МРа. През въртящия се слой от частици в пещта се подава променлив ток с промишлена честота и започва нагряване със скорост от 900-1200°C/h до температурата на изотермично задържане - 1700°С. Следва задържане 60 min, след което токоподаването се прекратява и пещта се охлажда в поток от аргон до 250-300°С. Продуктът е TiC.

Пример 2. Получаване на волфрамов карбид. В пещта се насипва смес от необходимия за процеса волфрам с едрина под 0,1 mm и графит фракция под 0,1 mm. Нагряването, оборотите и времето на изотермично задържане са аналогични на пример 1, като температурата на задържане е 1600°С. Крайният продукт съдържа WC; W₂С.

Пример 3. Получаване на хромови карбиди. В пещта се насипва смес от необходимия за процеса хром с едрина на частиците под 0,5 mm и графит фракция под 0,1 mm, като предварително се провежда смесване. Пещта се привеж10 да във въртеливо движение със скорост 45 minи се продухва с химически чист аргон, след което се поддържа 0,01 МРа свръхналягане. Подава се променлив електрически ток с промиш5 лена честота. Нагряването на сместа се регулира с подаваната мощност в граници, описани в пример 1. Температурата на задържане е 1600°С, а времето на изотермично задържане 60 min. Следва охлаждане на пещта с прекратяване на токоподаването в поток от аргон до температури около 300°С. Полученият продукт съдържа Сг₇С₃и Сг₃С₂.

Патентни претенции

Claims

1. Метод за получаване на високотопими и твърди карбиди чрез електронагряване във въртяща се пещ на шихта, съставена от съответните метали или оксиди и графит в инертна атмосфера, характеризиращ се с това, че се осъществява директно електронагряване с променлив ток с промишлена честота на шихтата в атмосфера на аргон с налягане 0,01-0,02 МРа, при скорост на нагряване 900-1200°C/h, задържане при 15001700°С за 60 min и охлаждане до 250-300°С в поток на аргон.