MXPA98010133A - Polvo de carburo metalico y metal del grupo viii, y su preparacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un carburo de metal de transición y un polvo de metal del grupo VIII que comprende partículas discretas, de un carburo de metal de transición y metal del grupo VIII en donde:esencialmente todas las partículas tienen un tamaño de cuando mucho 0.4 micrómetros, el carburo de metal de transición se selecciona con carburos del grupo que consiste de tungsteno, titanio, tántalo, molidbeno, zirconio, hafnio, vanadio, niobio, cromo, mezclas de las soluciones sólidas;y el metal del grupo VIII, se selecciona del grupo que consiste de hierro, cobalto, níquel, mezclas de las soluciones sólidas de los mismos. Los polvos se produjeron calentando una mezcla que consiste de una fuente de acabado de carbono (por ejemplo, negro de acetileno), una fuente de un metal del grupo VIII(por ejemplo Co3O4), y un precursor en partículas a una temperatura de 1173K a 1773K durante un período de tiempo suficiente para formar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del grupo VIII, en donde por lo menos el 25%en peso del precursor de carburo se descarbura al formar el carburo de metal de transición del carburo de metal en transición y el plovo del metal del grupo VIII. El precursor en partículas por lo general contiene menos del 2.5%de oxígeno en peso que contiene compuestos que experimentan carburación tales como el metal de transición (por ejemplo, W), carburo de metal de transición de menor valencia (W2C) para formar el carburo de metal de transición (por ejemplo, WC) polvo de metal del Grupo VIII.

Description

"POLVO DE CARBURO METÁLICO Y METAL DEL GRUPO VIII, Y SU PREPARACIÓN" La invención se relaciona con polvos de carburo de metal y metal del Grupo VIII y métodos para preparar estos polvos. La invención se relaciona, en particular, con polvos de carburo de tungsteno y cobalto. Se usaron polvos de carburo metálico para reducir productos densificados y sinterizados. Por ejemplo, es bien sabido que el carburo de monotungsteno (WC) es útil en la fabricación de artículos comercialmente valiosos tales como herramientas cortadoras, matrices de herramienta, toberas o plantes y trépanos de sondeo. Al producir los artículos de WC, es común que un polvo de carburo de tungsteno se combine con un metal por ejemplo cobalto y, subsecuentemente, se densifique en un carburo cementado WC/Co mediante calentamiento cuando se producen las herramientas . A medida que disminuye el tamaño de partícula del carburo metálico y polvo de metal, los productos densificados por lo general exhiben propiedades mejoradas tales como resistencia mejorada y resistencia al desgaste mejorada. Sin embargo, debido a su alta energía superficial, si las partículas fueran demasiado pequeña pueden ocasionar que ocurra crecimiento de grano exagerado cuando se forma una pieza de carburo cementada. El crecimiento de grano exagerado afecta perjudicialmente las propiedades tales como la resistencia. El crecimiento del grano puede controlarse hasta cierto grado mediante la adición de inhibidores de crecimiento de grano tales como VC, Cr3C2, o TaC o comenzando con un WC que tiene una distribución de tamaño crítica. El carburo metálico densificado y los productos de metal que tienen propiedades mejoradas (por ejemplo, resistencia aumentada) también se lograron generalmente mezclando homogéneamente el carburo metálico y los polvos de metal. Mezclando homogéneamente los polvos por lo general da por resultado una microestructura más uniforme resultante en menos defectos tales como granos grandes, debido al crecimiento del grano exagerado y los poros en el cuerpo densificado. El carburo de monotungsteno típicamente se forma mediante la carburización de tungsteno de metal. Los procesos de carburización de tungsteno de metal típicamente producen polvos de WC que tienen un tamaño de partícula de 0.8 micrómetro y más grande debido a la dificultad para producir el metal W de un tamaño mucho más pequeño que este tamaño. El metal de tungsteno típicamente no puede producirse mucho más pequeño que de este tamaño debido a las limitaciones de síntesis y al polvo de tungsteno que es pirofórico. Los métodos que se han intentado para producir polvo de WC y cobalto homogéneamente mezclados y más pequeños, es decir, polvo mezclado de WC y cobalto) incluyen los siguientes. El artículo "Production of WC Powder from WO3 with Added C03O4" por Ushijima, y otros, publicado en el Diario de la Sociedad de Metal de Japón, 42, Número 9, páginas 871 a 875 (1978), describe un método para producir polvo de WC-cobalto mediante reducción carbotérmica de WO3 y C03O4 en presencia de carbono, en la forma de negro de carbón e hidrógeno. El polvo mezclado de WC y cobalto formado mediante este método tenía un tamaño de partícula de 0.6 micrómetro o mayor. Pollizotti y otros (Patente Norteamericana Número 4,851,041) dan a conocer un polvo WC y Co producido mediante descomposición por reducción de un compuesto de coordinación de metal mezclado apropiado tal como tirs (etilendiamincobalto) tungstato, en un producto intermedio reactivo de área superficial elevada mezclada atómicamente, seguido por reducción por carburación de producto intermedio al hacer fluir el gas de CO/CO2. El polvo mezclado WC-Co se describe como estando compuesto de partículas compuestas de fases múltiples y eran agregados más grandes que contienen granos de WC (partículas) que tienen un tamaño de 10 a 20 nanómetros en una matriz de una solución sólida de beta-Co/W/C. S. Takatsu en Powder Metallurgy Internacional, Volumen 10, Númereo 1, páginas 13-15, de 1978, da a conocer un método para producir polvo de W y Co reduciendo un óxido mezclado de W y Co, reduciendo y carburizando con reactivos gaseosos usando un horno rotatorio. El óxido mezclado primero se reduce en metal en una atmósfera de hidrógeno, luego se carburiza en una mezcla de metano y gas de hidrógeno y finalmente se trata además en hidrógeno o una mezcla de metano y gas de hidrógeno para remover el exceso de carbono y convertir W3C03C en WC y Co. Un polvo mezclado de WC-Co homogéneo se da a conocer que tiene un tamaño de partícula medio mayor de o igual a 0.4 micrómetro. Es deseable proporcionar un carburo metálico y un polvo de metal y el proceso para fabricar el polvo, en donde el polvo tiene un tamaño de partícula de menos de 0.4 micrómetro. Un primer aspecto de la presente invención es un método para preparar un carburo de metal de transición y un polvo del metal del Grupo VIII, el método comprende: calentar una mezcla que consiste de: una fuente de carbono de acabado, una fuente de polvo del Grupo VIII de hierro, cobalto, níquel o una mezcla de los mismos y un precursor en partículas que consiste de un metal que contiene tungsteno y un carburo precursor que comprende un carburo de un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: tungsteno; titanio; tántalo; molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio: niobio; cromo y mezclas de los mismos, a una temperatura de 1173K a 1773K bajo una atmósfera que contiene hidrógeno, durante un periodo de tiempo suficiente para formar el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII, en donde por lo menos el 25 por ciento en peso del carburo precursor se carburiza y el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII contiene una cantidad del metal del Grupo VIII de por lo menos 0.25 por ciento hasta cuando mucho 50 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. Un segundo aspecto de la invención es un método para preparar un carburo de metal de transición y un polvo de meal del Grupo VIII, el método comprende: calentar una mezcla que consiste de: una fuente de carbono de acabado, una fuente del Grupo VIII de hierro, cobalto, níquel o mezclas de los mismos y un precursor en partículas que consiste de un carburo precursor que comprende un carburo de metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: titanio, tántalo, molibdeno; zirconio, hafnio; vanadio; niobio; cromo y una mezcla de los mismos, a una temperatura de 1173K a 1773K bajo una atmósfera que contiene hidrógeno, durante un período de tiempo suficiente para formar el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII en donde por lo menos el 25 por ciento en peso del carburo precursor se carburiza y el carbono de metal de transición y el polvo del metal del Grupo VIII contiene una cantidad de metal del Grupo VIII de por lo menos 0.25 por ciento hasta cuando mucho 50 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. Un tercer aspecto de la invención es un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII que comprende una mezcla que tiene partículas de un carburo de metal de transición y metal del Grupo VIII, en donde: por lo menos el 50 por ciento del número de las partículas eran discretas, las partículas tienen cuando mucho un alargamiento promedio de 1.5, esencialmente todas las partículas tienen un tamaño cuando mucho de 0.4 micrómetro, el carburo de metal de transición es un carburo que se selecciona del grupo que consiste de tungsteno, titanio, tántalo, molibdeno, zirconio, hafnio, vanadio, niobio, cromo y una solución sólida de los mismos, el metal del Grupo VIII se selecciona del grupo que consiste de hierro, cobalto, níquel y una solución sólida de los mismos, y el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII contiene una cantidad de metal del Grupo VIII de por lo menos 0.25 por ciento hasta cuando mucho 50 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. Un carburo de metal de transición y un polvo de metal producido mediante el método que se describe en la presente es útil para producir revestimientos y cuerpos sinterizados que exhiben gran dureza y propiedades de buena resistencia al desgaste. Las aplicaciones apropiadas de los revestimientos y cuerpos incluyen, por ejemplo, trépanos de sondeo, toberas soplantes, punzones y cuchillos. El primero y segundo aspectos de la invención eran métodos para preparar un carburo de metal de transición de un polvo de metal del Grupo VIII. El método comprende calentar una mezcla que consiste de una fuente de carbono de acabado, una fuente de metal del Grupo VIII y un precursor en partículas, a una temperastura de 1173K a 1773K bajo una atmósfera que contiene hidrógeno, durante un período de tiempo suficiente para formar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII, en donde por lo menos el 25 por ciento en peso de carburo precursor se carburiza al formar el carburo de metal de transición del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. En la presente, un metal del Grupo VIII es hierro, cobalto o níquel o una mezcla de los mismos. La carburización del carburo precursor se cree que tiene un papel importante en la formación del producto de polvo que tiene un tamaño de partícula pequeño. En las fuentes apropiadas del metal del Grupo VIII incluyen metales, metales en solución sólida, compuestos que contienen oxígeno (por ejemplo, un óxido), nitruros y carburos de Ni, Co y Fe. Otras fuentes del metal del Grupo VIII apropiadas incluyen metales en solución sólida y aleaciones de carburo de los metales del Grupo VIII mencionados anteriormente, y un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: tungsteno, titanio; tántalo; molibdeno; zirconio; hafnio, vanadio; niobio; cromo y una mezcla de los mismos. De preferencia la fuente del polvo de metal del Grupo VIII es un óxido. El tamaño de partícula promedio del polvo de preferencia es menor de 20 micrómetros, de mayor preferencia menor de 10 micrómetros, y de manera especialmente preferida menor de 5 micrómetros a de preferencia mayor de 0.5 micrómetro. La mezcla contiene deseablemente una cantidad de la fuente de metal del Grupo VIII suficiente para producir un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII que tiene una concentración del metal del Grupo VIII de por lo menos 0.25 por ciento en peso del polvol De preferencia, la cantidad de la fuente de metal del Grupo VIII es suficiente para producir un carburo de metal de transición y un polvo del metal del Grupo VIII que tiene una concentración del metal del Grupo VIII de por lo menos 0.5 por ciento, de mayor preferncia por lo menos 1 por ciento y de manera especialmente preferida por lo menos 2 por ciento hasta de preferencia cuando mucho 50 por ciento, de mayor preferencia cuando mucho 30 por ciento, y aún de manera especialmente preferida cuando mucho 20 por ciento y, de manera que se prefiere especialmente cuando mucho 15 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII producido. La fuente de carbono de acabado, en la mezcla, es un carbono añadido separadamente, un carbono residual de la formación del precursor en partículas o mezcla de los mismos. El carbono añadido separadamente incluye apropiadamente aquellos que se describen a continuación para una fuente de carbono de reducción. De preferencia, el carbono añadido separadamente es un carbono en partículas sólido. De mayor preferencia, el carbono añadido separadamente es un negro de carbón y de manera especialmente preferida es negro de acetileno. La fuente de carbono de acabado de preferencia está presente en una cantidad que da por resultado un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII que tiene una cantidad mínima o ningún carbono libre después del calentamientol (reacción) de la mezcla. La cantidad de carbono ventajosamente varía de 60 por ciento a 120 por ciento de la cantidad estequíométrica. La cantidad estequiométrica de carbono es la cantidad de carbono que reaccionaria con el oxígeno para formar el monóxido de carbono (es decir, la reacción de reducción) en un precursor en partículas (por ejemplo WOx) , y la fuente de metal del Grupo VII (por ejemplo, C03O4) y también carburizar los compuestos de metal de transición (por ejemplo, W, W2C, WOx) en el precursor en partículas hasta un carburo de la estequiometría deseada (por ejemplo WC) en ausencia de otro agente reductor tal como hidrógeno en donde "x" representa la cantidad de oxígeno en el precursor en partículas como se detemrina mediante un análisis de combustión. Cuando el carbono se usa en exceso de la cantidad estequiométrica, un producto que contiene poco o ningún carbono libre todavía se puede formar debido a la pérdida de carbono de la reacción con hidrógeno (por ejemplo, formación de metano) . En el primer aspecto, el precursor en partículas consiste de un metal que contiene tungsteno y un carburo precursor. El metal que contiene tungsteno es apropiadamente tungsteno o una solución sólida de tungsteno y un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de titanio;, tántalo; molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio; niobio; cromo y mezclas de los mismos. El metal que contiene tungsteno está apropiadamente presente en el precursor en partículas en una cantidad de por lo menos de 5 por ciento en peso del precursor. La cantidad de preferencia, por lo menos de 10 por ciento, de mayor preferencia por lo menos el 20 por ciento, y de manera especialmente preferida por lo menos 30 por ciento hasta de preferencia menos de 90 por ciento en peso del precursor en partículas . El carburo precursor es apropiadamente un metal de transición tal como un carburo de Ti, W, Ta, V, Hf, Nb, Zr, Mo y Cr, en donde la valencia del metal de transición es de 2, 3 o 4 y la valencia del carbono es de -4. Por ejemplo, el carburo de preferencia WC, W2C, o una mezcla de los mismos, cuando se forma un carburo de monotunsgeno y un polvo de metal del Grupo VIII y específicamente cuando se forma un carburo de monotungsteno y polvo de cobalto. El carburo precursor también es apropiadamente un carburo de metal de transición de solución sólida tal como (W, Ti, Ta)xC; (Ti,Ta)xC; (W,Ti)xC o (W, Ta)xC en donde "x" es 1 a 2. Deseablemente, por lo menos el 25 por ciento en peso del carburo precursor consiste de un carburo de metal de transición, en donde la valencia del metal de transición en el carburo menor que la valencia del metal de transición en los siguientes carburos; carburo de monotungsteno (WC) , carburo de monotitanio (TiC) , carburo de monotántalo (TaC) , carburo de monovanadio (VC) , carburo de onohafnio (HfC) , carburo de mononiobio (NbC) , carburo de monozirconio (ZrC), carburo de dimolibdeno (M02C) , dicarburo de tricromo (Cr3C2) o las soluciones sólidas de los mismos. De mayor preferencia, la cantidad del carburo de valencia más baja es por lo menos de 30 por ciento, y aún de manera preferida de por lo menos 40 por ciento, y de manera especialmente preferida por lo menos de 50 por ciento en peso del carburo precursor. El carburo precursor está presente deseablemente en el precursor en partículas en una cantidad por lo menos de 20 por ciento en peso del precursor en partículas. De preferencia la cantidad es de por lo menos 30 por ciento, de mayor preferencia por lo menos de 35 por ciento, y de manera especialmente preferida por lo menos de 50 por ciento hasta de preferencia cuando mucho 90 por ciento en peso del precursor en partículas. El precursor en partículas también puede contener un metal del Grupo VIII que típicamente está en una forma reducida. Por ejemplo, el metal del Grupo VIII puede estar en la forma de un metal, un metal en una solución sólida de metal, un carburo o una aleación de carburo tal como C05W5C y C02 4C cuando forma, por ejemplo, un polvo de WC-Co . El precursor en partículas también puede contener carbono libre. El carbono libre generalmente es un residuo de la formación del precursor en partículas que se describirá a continuación. En una modalidad preferida del primer aspecto de la invención en donde se forma el polvo de metal de WC-cobalto, el precursor en partículas consiste deseablemente de tungsteno, carburo de ditungsteno y carburo de monotungsteno. El tunsteno está presente típicamente en una cantidad de 25 por ciento a 70 por ciento en peso, más típicamente de 40 por ciento a 60 por ciento en peso; el carburo de ditungsteno está típicamente presente en una cantidad de 25 por ciento a 70 por ciento en peso, más típicamente de 40 por ciento a 60 por ciento en peso, y el carburo de monotungsteno está típicamente presente en una cantidad de 5 por ciento a 50 por ciento en peso, más típicamente de 15 por ciento a 40 por ciento en peso, basado en el peso del precursor en partículas. Para reducir al mínimo o evitar la formación de vapor de agua que puede ocasionar crecimiento de partícula indeseado durante el calentamiento (reacción) de la mezcla, el precursor en partículas de preferencia tiene un contenido de oxígeno de menos de 2.5, de mayor preferencia de menos de 2, y de manera especialmente preferida de menos de 1 por ciento en peso del precursor en partículas. Para facilitar la producción de un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII que tiene un tamaño pequeño del precursor en partículas deseablemente tiene un tamaño de partícula que es menor que o igual a 1.0 micrómetro de diámetro. Estas partículas de preferencia eran cuando mucho de 0.5, de mayor preferencia cuando mucho de 0.4 micrómetros, y de manera especialmente preferida cuando mucho de 0.2 micrómetro hasta de preferenciia por lo menos 0.01, de mayor preferencia, por lo menos de 0.02, y de manera especialmente preferida por lo menos de 0.05 micrómetros de diámetro.

Precursor en partículas del segundo aspecto: El precursor en partículas del segundo aspecto de la invención consiste de un carburo precursor de un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: titanio; tántalo, molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio; niobio; cromo y mezclas de los mismos, en donde la estequiometría del precursor de partículas es igual a aquella descrita para el primer aspecto. El carburo precursor del segundo aspecto es igual que el carburo precursor del primer aspecto, con la excepciónde que el carburo precursor del segundo aspecto no contiene tungsteno. Es decir, ese carburo precursor no contiene un tungsteno que contiene metal o carburo. El carburo precursor puede comprender de todo el precursor en partículas pero de preferencia esta presente en una cantidad menor de 100 por ciento hasta una cantidad mayor de 50 por ciento en peso del precursor en partículas. Por ejemplo, se prefiere que el metal (es) de transición que se selecciona del gurpo que consiste de: titanio, tántalo, molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio; niobio; cromo y una mezcla de los mismos esté presente en una cantidad de 1 por ciento a 50 por ciento en peso del precursor en partículas. Este metal (es) de transición también puede ser un metal en solución sólida de los metales anteriormente mencionados. El precursor en partículas de este aspecto de la invención también puede contener un metal del Grupo VIII y un carbono libre, como se describe por el precursor en partículas del primer aspecto. Además, el precursor en partículas de este aspecto de la invención, de preferencia tiene un oxígeno y un tamaño de partícula como se describe en lo que antecede para el primer aspecto del precursor en partículas. El precursor en partículas se puede formar mediante cualquier método conveniente tal como reducción mediante carbono y/o hidrógeno y carburización de un compuesto de metal de transición que contiene oxígeno, en donde el metal de transición del compuesto es tungsteno, titanio, tántalo molibdeno, zirconio, hafnio, vanadio, niobio, cromo o una mezcla de los mismos. Aquí, la reducción es la remoción de oxígeno de un compuesto, y la carburización se describirá a continuación. De preferencia, el compuesto de metal de transición es un óxido de metal de transición, un ácido (por ejemplo, ácido túngstico) o un compuesto de amonio (por ejemplo, paratungstato de amonio) . Para preparar los carburos metálicos en solución sólida, el óxido de metal de transición puede ser el óxido o los óxidos de más de uno de los metales de transición enumerados en lo que antecede. La fuente de los óxidos o los óxidos de por lo menos dos metales de transición pueden incluir polvos de óxido separados de los dos metales de transición o un solo óxido de aleación ultimetálico que contiene dos o más de los metales de transición. El óxido de metal de transición de preferencia es el óxido simple del metal, tal como trióxido de tungsteno (WO3) , dióxido de titanio (TÍO2) y pentóxido de tántalo ( a2?s) .

Una fuente de óxido de tungsteno deseable tiene partículas que eran menores de o iguales a 25 micrómetros de diámetro. Un material en partículas preferido de WO3, de este tamaño, se vende mediante GTE Products Corporation bajo el nombre de fábrica "TO-3". Los materiales tales como el ácido metatungstico, el paratungstato de amonio u otros óxidos de tugsteno se pueden usar en vez de WO3. "TITANOX™" de Velsicol Chemical Corporation, de Chicago, Illinois, es una fuente preferida de TÍO2. El "TITANOX™" es una marca de fábrica de la serie de Velsicol de pigmentos blancos que comprenden TÍO2 en ambas formas cristalinas de anatasa y rutilo. Algunos pigmentos de la serie "TITANOX" se ampliaron con sulfato de calcio, pero estos pigmentos ampliados no se prefieren para usarse en la presente invención. Una fuente preferida de a2?5 es de menos de un tamaño de malla 325 (45 micrómetros) y mayor de impureza del 99 por ciento, que se venden por Aldrich Chemical Company, de Milwaukee, Wisconsin. Los óxidos de los otros metales deben ser comparables en pureza y tamaño de partícula. De preferencia, el precursor en partículas se forma calentando el compuesto de metal de transición anteriormente mencionado con uan fuente de carbono reductora hasta una temperatura durante un período de tiempo bajo una atmósfera que es no oxidante y exenta de hidrógeno de manera suficiente para reducir el compuesto de metal de transición hacia el precursor en partículas. La temperatura es una temperatura en donde se favorece termodinámicamente la formación del carburo de metal de transición deseado. La fuente de carbono reductora de preferencia es un material de carbono en partículas tal como negro de carbón o negro de acetileno. Un negro de carbón de acetileno particularmente preferido puede obtenerse comercialmente de Chevron Chemical bajo la designación de marca "SHAWINIGAN" . Sin embargo, se propone que sean apropiadas también otras fuentes sólidas de carbono. Además, pueden ser útiles otras fuentes de adición de carbono tales como los polímeros orgánicos, carbohidratos e hidrocarburos en vez de todo o parte de un material de carbono en partículas. El negro de carbón que tiene un área superficial específica de 30 a 90 metros cuadrados por gramo se ha encontrado que es apropiado para la invención. La fuente de carbono reductora se usa en una cantidad suficiente para formar el precursor en partículas descrito en lo que antecede. La cantidad de carbono deseablemente es una cantidad que varía de 60 por ciento a 120 por ciento en peso de la cantidad estequiométrica, siendo la cantidad estequiométrica semejante a la cantidad estequiométrica para el precursor en partículas descrito anteriormente. Es decir, las cantidad estequiométrica de carbono es la cantidad de carbono que reaccionaría con el oxígeno para formar monóxido de carbono (es decir, reacción de reducción) en el compuesto que contiene oxígeno (por ejemplo WO3) , y la fuente de metal del Grupo VIII si está presente (por ejemplo C03O4) y también carburizar los compuestos de metal de transición (por ejemplo, WO3) hasta un carburo de estequiometría deseada (por ejemplo, WC) en ausencia de otro agente reductor tal como hidrógeno. Puede también mezclarse una fuente de un metal del Grupo VIII (es decir, Fe, Co y Ni) , calentarse y reducirse junto con el compuesto de metal de transición que contiene oxígeno. Una fuente de metal del Grupo VIII apropiada y cantidad de la fuente es igual que aquellas descritas anteriormente. De preferencia, la fuente es un óxido de metal del Grupo VIII (por ejemplo, NiO o C03O4) . La temperatura deseablemente es igual a una temperatura en donde la formación de carburo de metal de transición que tiene la estequiometría deseada es termodinámicamente favorable (es decir, la energía libre de la reacción para formar el carburo citado es negativa) . La temperatura de reacción también debe ser menor que la temperatura de fusión de cualquier producto (s) de reacción propuesto. Para carburo de monotungsteno, se considera benéfica una temperatura de reacción de por lo menos 1273K mientras que se prefieren temperaturas de 1673K a 2673K, y temperaturas de 1823K a 2673K eran especialmente preferidas. Cuando se emplea un régimen de calentamiento de 10,000K a 100,000,000K por segundo, a través del método de retención y discutido a continuación, es satisfactorio una temperatura de reacción de 1873K a 2423K. Las temperaturas mínimas aproximadas a las cuales la energía libre de formación del los siguientes productos de reacción específicos, es menor que la energía libre de la formación de los componentes de la mezcla de acabado necesaria para formar los productos de reacción fueron los siguientes: carburo de tungsteno (WC) 950K; carburo de titanio (TiC) 1555K; carburo de tántalo (TaC) 1381K; carburo de vanadio (VC) 932K; carburo de hafnio (HfC) 1934K; carburo de niobio (NbC) 1228K; carburo de zirconio (ZrC) 1930K; carburo de dimolibdeno (M02C) 742K y dicarburo de tricromo (Cr3C2) 1383K. El tiempo a la temperatura de reacción durante la reducción depende en parte del régimen de calentamiento y la temperatura de reacción, pero debe se lo bastante elevado para reducir por lo menos una porción predominante (es decir, deseablemente, mayor del 90 por ciento en peso) del oxígeno que contiene el compuesto de metal de transición. El tiempo de preferencia queda dentro de la escala de 0.1 segundo a 1/2 hora, dependiendo del método de calentamiento, el régimen de calentamiento, la temperatura de reacción y el tamaño de partícula final deseado. Se selecciona cualquier combinación a temperatura de reacción tiempo de reacción y régimen de calentamiento. Sin embargo, debe ser adecuada para convertir el oxígeno que contiene el compuesto de metal de transición en el precursor en partículas que se ha descrito anteriormente. El precursor en partículas de preferencia se prepara mediante un método de reducción carbotérmico rápido descrito a continuación y que se describe en mayor detalle en la Patente Norteamericana Número 5,380,688, que se incorpora en la presente por referencia. El preparar el precursor en partículas mediante el método descrito en la Patente '688, se mezcla una cantidad de carbono reductor (por ejemplo, negro de acetileno) se mezcla con oxígeno que contiene el compuesto de metal de transición (por ejemplo, WO3) . La cantidad de carbono usada es igual que la descrita anteriormente. Puede también mezclarse una fuente del metal del Grupo VIII (por ejemplo C03O4) con el carbono y el compuesto de metal de transición. Los reactivos (por ejemplo, WO3, C y, opcionalente, C03O4) se pueden mezclar mediante cualquier técnica conveniente tal como mezcladores V, molinos de chorro y molinos de bolas, conteniendo los últimos un medio de molienda apropiado tal como un medio de molienda de carburo y cobalto. Los reactivos luego se calentaron ventajosamente a razón de 100 a 100,000,000K por segundo en una atmósfera no oxidante (es decir, reducción carbotérmica rápida) . Por lo general, el régimen de calentamiento para calentar los reactivos desde temperatura ambiente a la temperatura de reacción de preferencia por lo menos es dentro del orden de 100 a 10,000K por segundo y de manera óptima dentro del orden de 10,000 a 100,000,000K por segundo. La reducción carbotérmica rápida se puede llevar a cabo mediante un método de caída o retención como se describe en la Patente '688. En el método de caída, la zona caliente en un horno de inducción se lleva a la temperatura de reacción deseada como se describe además a continuación, y se deja equilibrar durante 30 minutos bajo una atmósfera gaseosa no oxidante fluente tal como argón. Las alícuotas de los reactivos (por ejemplo, WO3, C y, opcionalmente, C03O4) se dejaron caer en un crisol de grafito en la zona caliente del horno. El grado de reacción se superevisa midiendo el nivel de monóxido de carbono del subproducto de reacción en el crisol, como una función de tiempo. Cuando el nivel del monóxido de carbono disminuye luego hacia su valor de línea de base, se supone que se ha completado la reacción. Después de que se supone que la reacción se ha completado, el crisol y los productos reactivos se enfriaron lo más rápidamente posible de nuevo a una temperatura tal como temperatura ambiente, que es suficiente para reducir al mínimo la aglomeración de partículas y el crecimiento del grano. Se ha determinado que los regímenes de calentamiento en este método de caída eran de 100K por segundo a 10,000K por segundo. El método de caída, los tiempos de permanencia preferidos típicos eran de 5 minutos a 2 horas para la temperatura de reacción de 1773K con un régimen de calentamiento de 100 a 10,000K por segundo. El proceso carbotérmico rápido se puede llevar a cabo mediante el método de retención como se describe en la Patente Norteamericana Número 5,380,688. El método de retención involucra el uso de un horno de reacción de tubo de grafito vertical que se da a conocer en la Patente Norteamerican Número 5,110,565, y que se incorpora en la misma por referencia. Los reactivos se colocaron en una tolva de alimentación, que permite que el gas no oxidante fluente tal como argón, que detenga la mezcla y suministre a la misma a la cámara de reacción del horno como una nube de polvo fino. El polvo o la mezcla en partículas inmediatamente se calienta en la cámara de reacción a regímenes entre 10,000 a 100,000,000K por segundo, mientras que el tiempo de permanencia promedio de la partícula en el horno es dentro del orden de segundos. En el método de retención, se prefiere un tiempo de permanencia de 0.2 a 10 segundos para una temperatura de reacción de 1823K o mayor con un régimen de calentamiento de 10,000 a 100,000,000K por segundo. A un régimen de calentamiento más elevado los tiempos de permanencia considerablemente mayores de 10 segundos pueden producir indeseablemente agregados sinterizados en vez del producto en partículas. En cuanto a la salida de la zona caliente de la cámara de reacción, el gas fluente lleva el polvo hacia una camisa de acero inoxidable enfriada con agua que enfria rápidamente el polvo reaccionado a menos de 283K. El método de retención es el método preferido ya que se ha mostrado que produce partículas de tamaño más pequeño que el método de caída. Se cree que la temperatura de reacción, el tiempo de permanencia y el régimen de calentamiento de los métodos anteriormente citados eran los parámetros principales que controlan el tamaño de las partículas del precursor en partículas obtenido. Lo hacen afectando tanto el régimen de nucleación para formar las partículas de carburo de metal y el metal y el régimen de crecimiento de estas partículas una vez que se han formado. Por ejemplo, suponiendo que las partículas eran más o menos esféricas y la conversión del material de partida al producto ocurre a un régimen de volumen relativamente constante, el régimen de crecimiento de las partículas debe ser proporcionar a la raíz cúbica del tiempo de permanencia. A fin de rerducir al mínimo el tamaño de partícula de precursora en partículas resultante, la temperatura de reacción, el régimen de calentamiento y el tiempo de permanencia se deben seleccionar para rendir un régimen de nucleación de partícula que es más elevado que, y de preferencia significativamente de preferencia mucho más elevado que el régimen de crecimiento de partículas . Para formar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII, una mezcla del precursor en partículas, la fuente de polvo del metal del Grupo VIII y una fuente de carbono de acabado se calientan a una temperatura de 1173K a 1773K bajo una atmósfera que contiene hidrogeno, durante un período de tiempo suficiente para formar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII en donde, por lo menos el 25 por ciento en peso del precursor en partículas se carburizan para formar el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. Este calentamiento y carburización subsecuente se denominará a continuación acabado o reacción de acabado. La mezcla del precursor en partículas, la fuente de metal del Grupo VIII y el carbono de acabado, se denominarán a continuación, como la mezcla de acabado.

Durante el acabado, la carburización del carburo del precursor se lleva a cabo. La carburización, en la presente es la ligazón química de carbono a otro elemento tal como una especie de carbono que reacciona con un metal de transición que forma un carburo (por ejemplo W + C = WC o W2C) y la especie de carbono que reacciona con un metal de transición de un carburo, subsecuentemente, formando un carburo en donde el metal de transición tiene una valencia más elevada (por ejemplo, W2C + C = WC) . Durante el acabado, puede también ocurrir la reducción mediante hidrógeno y/o carbono (por ejemplo, WO3 + 3H2 = W + 3H2O; WO3 + 3C = W + 3C0) . La eliminación de carbono puede también ocurrir mediante la reacción con hidrógeno para formar, por ejemplo, metano. De preferencia por lo menos dos de las reacciones anteriormente descritas ocurren durante el acabado. De mayor preferencia todas la reacciones anteriormente citadas ocurren durante el acabado . El mezclado para formar la mezcla de acabado puede llevarse a cabo mediante cualquier técnica de mezclado conveniente tales como aquellas anteriormente descritas, mezcladores de cinta, molinos de rodillo, mezcladores de tornillo verticales y mezcladores de zona fluidizada tales como aquellos vendidos bajo la designación de marca "FORBERG".

La mezcla de acabado puede ser estática o movible durante la reacción de acabado. De preferencia la reacción de acabado se lleva a cabo revolviendo la mezcla de acabado en un reactor de crisol de grafito rotatorio. Otro aparato aproiado para impartir movimiento a la mezcla de acabado durante el calentamiento incluye un calcinador rotatorio, un lecho fluidizado y un lecho fluidizado vibrante. El calentamiento de la mezcla de acabado se puede llevar a cabo en un número de maneras, por ejemplo, mediante calentamiento por inducción del crisol de grafito rotario. La atmósfera que contiene hidrógeno, ventajosamente contiene por lo menos 1 por ciento molar de hidrógeno siendo el resto un gas inerte tal como argón. Es particularmente apropiada una atmósfera que contiene de 3 a 7 por ciento molar de hidrógeno en argón. Se prefiere que la atmósfera sea una atmósfera fluente a fin de separar los subproductos gaseosos tales como monóxido de carbono y vapor de agua. La temperatura de reacción durante la reacción de acabado típicamente es de 900°C (1173K) a 1450°C (1723K) . La temperatura de la reacción se puede usar para manipular el tamaño de la partícula del producto, en donde una temperatura más elevada por lo general conduce a un producto que tiene tiene un tamaño de partícula más grande. El paso de acabado típicamente se lleva a cabo durante un período de tiempo de 10 minutos a 2 horas. Cuanto menor es la temperatura que se usa para llevar a cabo la reacción de acabado, más prolongado será el tiempo para formar el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. El paso de acabado se lleva a cabo hasta que la mezcla de acabado forme un producto que es por lo menos 95 por ciento en peso de un carburo de metal de transición y un polvo del metal del Grupo VIII. De mayor preferencia, el producto es por lo menos 98 por ciento en peso de un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII. De mayor preferencia, el producto es por lo menos 99 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. Pueden haber presentes impurezas en el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII tal como un metal de transición elemental, carbono libre o aleaciones de metal de transición, Grupo VlII-carburo tales como C05W5C y C02W4C. El polvo deseablemente contiene muy poco carbono libre tal como menos de 0.2 por ciento del peso total del polvo. De preferencia, el carbono libre es cuando mucho de 0.15 por ciento, de mayor preferencia cuando mucho de 0.1 por ciento, y de manera especialmente preferida cuando mucho de 0.05 por ciento en peso del polvo total. De preferencia, la cantidad de metal de transición y la impureza de la aleación es menor que el límite de detección de la difracción de rayos X del polvo, como se describe en Elementos de Difracción de rayos X, B. D. Cullity, Addison-Wesley, de Reading MA, 1956, en donde las porciones relacionadas se incorporan en la presente por referencia. El carburo o metal de transición y el metal del Grupo VIII formados mediante los métodos anteriormente mencionados comprenden de partículas esencialmente discretas de un carburo de metal de transición y partículas discretas de un metal del Grupo VIII, lo cual significa esencialmente por lo menos un 50 por ciento de las partículas ennúmero eran partículas discretas. Una partícula es discreta cuando no se conecta con ninguna otra partícula. De preferencia, el número de partículas que discreta es mayor del 60, de mayor preferencia mayor de 75, aún de mayor preferencia mayor de 90, y de manera especialmente preferida mayor de 95 por ciento en número. Estas partículas se mezclaron uniforme e íntimamente en el carburo de metal de transición y el polvo del metal del Grupo VIII. La cantidad de partículas que eran discretas se pude determinar directamente meante microscopía electrónica. Por lo general, las partículas del metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII eran equiaxiales. Aquí, equiaxil describe partículas que tienen un alargamiento promedio de cuando mucho 1.5 en donde el alargamiento es la relación dentro de la dimensión más larga y más corta de una partícula como se mide mediante microscopía electrónica. De preferencia el alargamiento promedio es cuando mucho de 1.2. Estas partículas deseablemente tienen un tamaño de partícula en donde esencialmente todas las partículas cuando mucho eran de 0.4 micrómetro de diámetro. De preferencia, casi todas las partículas cuando mucho eran de 0.3 y de mayor preferencia eran cuando mucho de 0.2 micrómetro en diámetro. Estas partículas de preferencia también tiene un tamaño de partícula en donde esencialmente todas las partículas eran por lo menos de 0.01, de mayor preferencia por lo menos de 0.05, y de manera especialmente preferida por lo menos de 0.1 micrómetro de diámetro. El alargamiento anteriormente mencionado y el tamaño de partículas se puede determinar mediante medición directa de un número de partículas usando microscopía electrónica. Esencialmente todas como justamente se usa en la presente es igual a por lo menos el 95 por ciento en número de las partículas que caen dentro de los tamaños especificados, Se prefiere también que esencialmente todas las partículas queden dentro de los tamaños de partículas justamente especificadas. Esencialmente todas como se usa justamente en la presente son iguales a por lo menos el 99 por ciento en número de las partículas que quedan dentro de los tamaños de partícula especificados. El carburo de metal de transición del polvo se selecciona de carburos del grupo que consiste de tungsteno, titanio, tántalo, molibdeno, zirconio, hafnio, vanadio, nobio, cromo y soluciones sólidas de los mismos y mezclas de los mismos. De preferencia el carburo de metal de transición es carburo de monotungsteno (WC) , WC contiene una solución sólida tal como WC-TiC-TaC o mezclas de los mismos. De mayor preferencia, el carburo de metal de transición es carburo de monotungsteno. En una modalidad preferida, el polvo es un polvo de WC y cobalto que tiene un tamaño de partícula cuando mucho de 0.4 micrómetro de diámetro y una concentración de cobalto de por lo menos 1 por ciento en peso del polvo. A este polvo también se prefiere que tenga un tamaño de partícula mayor de 0.1 micrómetro de diámetro. Este polvo se prefiere aún más que tenga un tamaño de partícula de cuando mucho 0.2 micrómetro de diámetro. Los siguientes ejemplos son únicamente ilustrativos y no deben interpretarse como limitando la invención de manera alguna.

EJEMPLOS En los siguientes ejemplos, la referencia "concentraciones de traza" es igual a menos del 5 por ciento en peso; la referencia "concentraciones pequeñas" es igual a de 5 o menos que 25 por ciento en peso y la referencia "concentraciones principales" es igual a por lo menos 25 por ciento en peso. Los tamaños de partícula en los siguientes ejemplos eran de diámetros de número medio de cristalito medidos de aproximadamente 100 partículas en imágenes de microscopía electrónica de exploración al azar de 50,000X.

Ejemplo 1 Se preparó un precursor en partículas que contiene carburo de tungsteno usando el método de retención anteriormente descrito, en donde la temperatura de la reacción se mantuvo a 1550°C (1823K), la atmósfera era argón, el tiempo de reacción fue de 2 a 4 segundos, el régimen de calentamiento era de 10,000 a 100,000,000K por segundo y la mezcla en partícula reactiva consiste de 84.7 partes en peso de TO-3, (WO3) y de 15.3 partes en peso del negro de acetileno Chevron, como la fuente de carbono. Se homogenizaron 250 gramos del precursor en partículas resultante en un molino de bolas forrado con uretano de capacidad de 1 litro con 5 milímetros de un medio de molienda de WC-Co durante 30 minutos, se tamizó a través de un tamiz de malla 30, se molió de nuevo durante 30 minutos adicionales y se tamizó de nuevo a través de un tamiz de malla 30. El precursor en partículas homogenizado contiene 1.29 por ciento en peso de carbono y 4.12 por ciento en peso de oxígeno como se mide mediante una técnica de combustión usando un aparato fabricado por Leco Corporation (St. Joseph, MI) . Se molieron juntos 86.1 partes en peso (pbw) del precursor en partículas, 3.6 ppw de negro de acetileno Chevron 10.3 ppw de C03O4 (#22, 164-3 de Aldrich Chemicals, de Milwaukee, Wisconsin) usando el mismo procedimiento de molienda descrito para la homogenización del precursor en partículas para formar una mezcla de acabado. La mezcla de acabaso se formuló para obtener un producto que tiene una relación en peso de WC/Co de 92/8 que corresponde a una concentración de carbono de aproximadamente 5.64 por ciento en peso. 50 Gramos de la mezcla de acabado se colocaron en un bote de cuarzo y el bote se colocó en un horno de tubo para llevar a cabo una reacción de acabado. La reacción de acabado se llevó a cabo a 1100°C (1373K) durante 120 minutos en una atmósfera fluente de 5 por ciento molar de hidrógeno en argón. El producto de la reacción de acabado contiene WC como se muestra mediante difracción de rayos X.

Los contenidos de oxígeno y carbono en el producto de WC-Co final, eran, respectivamente, 0.14 por ciento en peso y 5.68 por ciento en peso como se miden mediante análisis de combustión. 5.68 por ciento en peso era aproximadamente de la misma concentración de carbono de la cantidad estequiométrica deseada. El análisis microscópico electrónico de exploración del producto indica que el tamaño promedio de partícula era de 0.1 micrómetro.

Ejemplo 2 Se repitió el Ejemplo 1 con la excepción de que la mezcla de acabado consiste de 86.6 partes en peso del precursor en partículas, 3.0 partes en peso de carbono y 10.3 partes en peso de C03O4 y la temperatura de acabado era de 950°C (1373K) . La formulación para la mezcla de acabado se basó en formar un producto que tiene una relación en peso de WC/Co de 92/8. El producto acabado tiene contenidos de oxígeno y carbono de 0.29 por ciento en peso y 5.70 por ciento en peso, respectivamente, un tamaño de partícula promedio de 0.1 micrómetro, una concentración principal de WC y una concentración pequeña de Co .

Ej emplo 3 Se duplicó el Ejemplo 2 con la excepción de que el tiempo para la reacción de acabado fue de 12 minutos. Los niveles de oxígeno y carbono en el producto acabado eran de 0.16 y 5.82 por ciento en peso, respectivamente. El análisis de difracción de rayos X indicó que el producto final tenía una concentración principal de WC y una concentración pequeña de Co.

Ejemplo 4 En el Ejemplo 4, el producto deseado era WC, solución sólida de WC-TiC-TaC y polvo de metal de cobalto en donde la composición química del polvo como un conjunto tiene una relación molar de 8 (WC) :1 (WC-TiC-TaC) : 1 (Co) . En ausencia de cualquier carbono libre, el producto en polvo deseado tiene una concentración de carbono de 7.2 por ciento en peso. La solución sólida contiene pesos aproximadamente iguales de los carburos. Es decir, la fórmula molar de la solución sólida era de aproximadamente (WC-3.25(TiC-TaC) . El trióxido de tungsteno (Oxido Amarillo Scopino obtenido de TACOW Trade Consultants, Ltd. de Hockessin, Delaware) , de pentóxido de tántalo (Zhuzhou-Grade FTa2?5, también obtenido de TACOW trade Consultants, Ltd.), dióxido de titanio (Kronos K3020, obtenido de Matteson-Ridolfi, Riverview, Michigan) y el negro de carbón (Negro de Acetileno Chevron) se eclaron moliéndose en un molino de bolas. La mezcla se reacción resultante contiene 14.78 kilogramos de WO3, 1.79 kilogramos de Ta2?5, 2.08 kilogramos de TÍO2 Y 3«95 d negro de carbón y se molió en un molino de bolas durante una hora en un molino de bolas de capacidad de 151.40 litros que contiene 181.70 kilogramos de diámetro de 12.7 milímetros de WC-6 por ciento del medio de molienda de Co. Después de molerse en molino de bolas, la mezcla se hizo pasar a través de una pantalla gruesa (malla 8, 2.36 milímetros) para remover el medio de molienda. Veintidós (22) kilogramos de la mezcla se cargaron en una tolva de alimentación de un horno de reacción de tubo de grafito vertical del tipo dado a conocer en las Patentes Norteamericanas Números 5,110,565 y 5,380,688. El tubo del horno era de 3.35 metros de largo y tiene un diámetro interno de 15.2 centímetros. La tolva de alimentación se conectó con un miembro de transporte de reactivo enfriado del horno mediante un alimentador de pérdida en peso de tornillos gemelos. El miembro de transporte del reactivo tiene un diámetro interno de 1.3 centímetros y se mantuvo a temperatura de aproximadamente 283K mediante haciendo fluir agua a través de una camisa de enfriamiento. Después de que la mezcla se cargó en la tolva de alimentación, el tubo del horno se llevó a temperatura de 2083K en 30 minutos como se mide mediante pirómetros ópticos que ven la pared exterior de la cámara de reacción del tubo del horno. Fluye gas de argón hacia el miembro de transporte reactivo a razón de 85.05 sim) . La mezcla de reactivos luego se alimentó desde la tolva de alimentación hacia el miembro de transporte del reactivo enfriado a razón de 10 kilogramos por hora mediante el alimentador de tornillos gemelos. El gas de argón fluente retiene la mezcla en partículas y suministra la misma a la cámara de reacción como una nube de polvo fino. La mezcla en partículas inmediatamente se calentó en la cámara de reacción a razón de aproximadamente 10,000 a 100,000,000K por segundo ocasionando que ocurriera una reacción de reducción carbotérmica. El tiempo de permanencia promedio de la mezcla en el horno fue entre 3 y 4 segundos. Después de salir de la cámara de reacción, las mezclas de gas de argón y monóxido de carbono fluente (que se generó durante la reacción de reducción carbotérmica) llevan el precursor en partículas hacia una camisa de acero inoxidable enfriada con agua se enfria rápidamente el precursor a menos de 283K. Después de salir del reactor, el precursor se recogió en una bolsa de plástico que se colocó en un tambor de acero inoxidable. El precursor se homogenizó usando un molino de bolsas como se describe en el Ejemplo 1. El precursor homogenizado contiene 2.39 por ciento en peso de oxígeno y 6.78 por ciento en peso de carbono . Se elaboró una mezcla de acabado que contiene 87.1 partes en peso del precursor, 3.0 partes en peso de carbono, y 9.9 partes en peso de C03O4 usando el mismo procedimiento de molienda descrito en el Ejemplo 1. Se colocaron 50 gramos de la mezcla de acabado en una bandeja de grafito y la bandeja se colocó en un horno de grafito para llevar a cabo la reacción de acabado. La reacción de acabado se llevó a cabo a 1350°C (1423K) durante 60 minutos en una atmósfera fluente de 5 por ciento molar de hidrógeno en argón. El producto de la reacción de acabado contiene WC, una solución sólida cúbica de carburo de WC-TiC-TaC y Co como se determina mediante difracción de rayos X. Los contenidos de oxígeno y carbono en el producto final eran de 0.19 por ciento en peso y 6.60 por ciento en peso, respectivamente. La microscopía electrónica de exploración del producto indica que el tamaño de partícula era de 0.3 micrómetro. El producto tenía una concentración de carbono que menor que la estequiométrica (7.2 por ciento en peso).

Ejemplo 5 En los Ejemplos 5 a 7, el producto deseado era WC, una solución sólida de WC-TiC-TaC y polvo de metal Ni, en donde la composición química del polvo como un conjunto tiene una relación molar de 8 (WC) : 1 (WC-TiC-Tac) : 1 (Co) . En ausencia de cualquier carbono libre, el producto en polvo deseado tiene una concentración de carbono de 7.2 por ciento en peso. La solución sólida contiene aproximadamente cantidades iguales de los carburos. Es decir, la fórmula molar de la solución sólida era de aproximadamente (WC-3.25 (TiC-TaC) . Se duplicó el Ejemplo 4 con la excepción de que la mezcla de acabado contiene 88.0 partes en peso del precursor, 2.5 partes en peso de carbono, y 9.5 partes en peso de NiO y la temperatura de acabado era de 1250°C (1523K) . El producto contiene WC, Ni y la solución sólida de WC-TiC-TaC como se determina mediante difracción de rayos X. El contenido de oxígeno era de 0.95 por ciento en peso y el contenido de carbono era de 7.05 por ciento en peso. El contenido de carbono casi era la cantidad estequiométrica deseada (7.2 por ciento en peso). El tamaño de la partícula era de 0.1 a 0.2 micrómetro.

Ejemplo 6 El Ejemplo 5 se repitió con la excepción de que la mezcla de acabado contiene 87.5 partes en peso del precursor, 3.0 partes en peso de carbono y 9.5 partes en peso de NiO. El producto contiene WC, Ni y WC-TiC-TaC en solución sólida como se determina mediante difracción de rayos X. El contenido de oxígeno era 0.70 por ciento en peso y el contenido de carbono era de 7.34 por ciento en peso. El contenido de carbono casi era la cantidad estequiométrica deseada (7.2 por ciento en peso). El tamaño de partícula era de 0.1 a 0.2 micrómetro.

Ejemplo 7 Se repitió el Ejemplo 6 con la excepción de que la temperatura de la reacción de acabado era de 1350°C (1623K) . El producto contiene WC, Ni y una solución sólida de WC-TiC-TaC como se determina mediante difracción de rayos X. El contenido de oxígeno era de 0.15 por ciento en peso y el contenido de carbono era de 6.90 por ciento en peso. El contenido de carbono era menor que la cantidad estequiométrica deseada (7.2 por ciento en peso). El tamaño de partícula era de 0.2 micrómetro. Par todos los ejemplos anteriormente citados, la concentración del carbono del producto era ajustable mediante la cantidad de carbono y la mezcla de acabado, la temperatura de la reacción y hasta un menor grado mediante el tiempo de la reacción. Los parámetros de reacción óptimos eran determinables empíricamente .

Claims (26)

REIVINDICACIONES :

1. Un método para preparar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII, el método comprende : (A) calentar una mezcla que consiste de: una fuente de carbono de acabado, una fuente de polvo del Grupo VIII de hierro, cobalto, níquel o una mezcla de los mismos y un precursor en partículas que comprende un metal que consiste de tungsteno y un carburo precursor que comprende un carburo de un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: tungsteno; titanio; tántalo; molibdeno; z rconio; hafnio; vanadio: niobio; cromo y una mezcla de los mismos, a una temperatura de 1173K a 1773K bajo una atmósfera que contiene hidrógeno, durante un periodo de tiempo suficiente para formar el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII, en donde por lo menos el 25 por ciento en peso del carburo precursor se carburiza y el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII contiene una cantidad de metal del Grupo VIII de por lo meos 0.25 por ciento a cuando mucho 50 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el precursor en partículas se forma mediante: (A) calentando un compuesto de metal de transición que contiene oxígeno con una fuente de carbono reductor hasta temperatura, bajo una atmósfera que es no oxidante y está exenta de hidrógeno durante un período de tiempo suficiente para reducir el compuesto de metal de transición hacia el precursor de carburo, en donde el compuesto de metal de transición contiene un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: tungsteno, titanio, tántalo, molibdeno, zirconio; hafnio; vanadio; niobio; cromo y una mezcla de los mismos.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el precursor de partículas contiene cuando mucho 2.5 por ciento de oxígeno en peso del precursor.

4. El método de la reivindicación 1, en donde el precursor en partículas tiene un tamaño de partícula de cuando mucho 0.4 micrómetro de diámetro.

5. El método de la reivindicación 1, en donde el carburo de metal de transición es carburo de monotungsteno y el precursor en partículas comprende carburo de ditungsteno, metal de tungsteno y carburo de monotungsteno.

6. El método de la reivindicación 1, en donde el carburo de metal de transición y el polvo de metal consiste de partículas en donde el 95 por ciento en número de las partículas tienen un tamaño cuando mucho de 0.4 micrómetro de diámetro.

7. El método de la reivindicación 6, en donde el carburo de metal de transición y el polvo de metal es carburo de monotungsteno y polvo de cobalto.

8. El método de la reivindicación 7, en donde el 95 por ciento en número de las partículas tienen un tamaño de partícula de por lo menos 0.1 micrómetro de diámetro.

9. El método de la reivindicación 1, en donde la atmósfera que contiene hidrógeno contiene por lo menos 1 por ciento molar de hidrógeno.

10. El método de la reivindicación 9, en donde la atmósfera es una mezcla de 5 por ciento molar de hidrógeno en gas argón.

11. El método de la reivindicación 1, en donde el carburo de la solución sólida es WC-TiC-TaC.

12. El método de la reivindicación 2 en donde un metal del Grupo VIII seleccionada del grupo que consiste de hierro, cobalto, níquel y mezclas de los mismos, se mezcla y se calienta con el compuesto de metal de transición.

13. El método de la reivindicación 2, en donde la atmósfera no oxidante es argón.

14. El método de la reivindicación 2 en donde el paso de calentamiento (A' ) se lleva a cabo a razón de entre lOOK/segundo y 100,000,000K por segundo.

15. Un método para preparar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII, el método comprende : calentar una mezcla que consiste de: una fuente de carbono de acabado, una fuente de polvo del Grupo VIII de hierro, cobalto, níquel o una mezcla de los mismos y un precursor en partículas que comprende un carburo precursor que consiste de un carburo de un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: titanio; tántalo; molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio: niobio; cromo y una mezcla de los mismos, a una temperatura de 1173K a 1773K bajo una atmósfera que contiene hidrógeno, durante un periodo de tiempo suficiente para formar el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII, en donde por lo menos el 25 por ciento en peso del carburo precursor se carburiza y el carburo de metal de transición y el polvo de metal del

Grupo VIII contiene una cantidad del metal del Grupo VIII de por lo meos 0.25 por ciento hasta cuando mucho 50 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. 16. El método se la reivindicación 15, en donde el precursor en partículas se forma (A) calentando un compuesto de metal de transición que contiene oxígeno y una fuente de carbono reductor a una temperatura bajo una atmósfera no oxidante durante un período de tiempo suficiente para reducir el compuesto de metal de transición hacia el precursor de carburo, en donde el calentamiento se lleva a cabo a razón de 10,000 a 100,000,000K por segundo y el compuesto de metal de transición contiene un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: titanio; tántalo; molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio; niobio; cromo y una mezcla de los mismos.

17. El método de la reivindicación 15, en donde el precursor en partículas contiene un metal de transición que se selecciona del grupo que consiste de: titanio, tántalo; molibdeno; zirconio; hafnio; vanadio; niobio; cromo y una mezcla de los mismos.

18. El método de la reivindicación 15, en donde el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII consiste de partículas en donde esencialmente todas las partículas tienen un tamaño de cuando mucho de 0.4 micrómetro de diámetro.

19. El método de la reivindicación 15, en donde el precursor en partículas contiene la fuente de polvo del metal del Grupo VIII.

20. El método de la reivindicación 15, en donde el precursor en partículas tiene un tamaño de partícula cuando mucho de 0.4 micrómetro de diámetro. 21. Un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII que comprende una mezcla que tiene partículas de un carburo de metal de transición y un metal del Grupo VIII, en donde: por lo menos el 50 por ciento en número de las partículas eran discretas. Las partículas tienen cuando mucho un alargamiento promedio de 1.5, esencialmente todas las partículas tienen un tamaño de cuando mucho 0.4 micrómetro, el carburo de metal de transición es un carburo que se selecciona del grupo que consiste de tungsteno, titanio, tántalo, molibdeno, zirconio, hafnio, vanadio, niobio, cromo y la solución sólida de los mismos. el metal del Grupo VIII se selecciona del grupo que consiste de hierro, cobalto, níquel y una solución sólida de los mismos y el carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII contiene una cantidad del metal del

Grupo VIII de por lo menos 0.25 por ciento hasta cuando mucho 50 por ciento en peso del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII.

22. El carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII de la reivindicación 21, en donde el polvo es un polvo de carburo de monotungsteno y cobalto.

23. El carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII de la reivindicación 22, en donde el polvo de carburo de monotungsteno y cobalto tiene una concentración de cobalto de por lo menos 1 por ciento en peso del polvo.

24. El carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII de la reivindicación 21, en donde el tamaño es por lo menos de 0.1 micrómetro de diámetro.

25. El carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII de la reivindicación 21, en donde el tamaño es cuando mucho de 0.2 micrómetro de diámetro.

26. El carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII de la reivindicación 21, en donde el polvo contiene una cantidad ee carbono libre que es cuando mucho de 0.2 por ciento en peso del polvo. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII que comprende partículas discretas, de un carburo de metal de transición y metal del Grupo VIII en donde: esencialmente todas las partículas tienen un tamaño de cuando mucho 0.4 micrómetro, el carburo de metal de transición se selecciona del carburos del grupo que consiste de tungsteno, titanio, tántalo, molibdeno, zirconio. hafnio, vanadio, niobio, cromo, mezclas de las soluciones sólidas de los mismos; y el metal del Grupo VIII se selecciona del grupo que consiste de hierro, cobalto, níquel, mezclas de las soluciones sólidas de los mismos. Los polvos se produjeron calentando una mezcla que consiste de una fuente de acabado de carbono (por ejemplo, negro de acetileno) , una fuente de un metal del Grupo VIII (por ejemplo C03O4) , y un precursor en partículas a una temperatura de 1173K a 1773K durante un período de tiempo suficiente para formar un carburo de metal de transición y un polvo de metal del Grupo VIII, en donde por lo menos el 25 por ciento en peso del precursor de carburo se descarbura al formar el carburo de metal de transición del carburo de metal de transición y el polvo de metal del Grupo VIII. El precursor en partículas por lo general contiene menos de 2.5 por ciento de oxígeno en peso que contiene compuestos que experimentan carburación tales como el metal de transición (por ejemplo, W) , carburo de metal de transición de menor valencia ( 2C) para formar el carburo de metal de transición (por ejemplo, WC) -polvo de metal del Grupo VIII.