RU2569875C1 - Method of production of material containing lanthanum hexaboride and titanium diboride - Google Patents
Method of production of material containing lanthanum hexaboride and titanium diboride Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569875C1 RU2569875C1 RU2014119077/02A RU2014119077A RU2569875C1 RU 2569875 C1 RU2569875 C1 RU 2569875C1 RU 2014119077/02 A RU2014119077/02 A RU 2014119077/02A RU 2014119077 A RU2014119077 A RU 2014119077A RU 2569875 C1 RU2569875 C1 RU 2569875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lanthanum
- lanthanum hexaboride
- material containing
- tio
- titanium oxide
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению материалов, содержащих гексаборид лантана и диборид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и механической активации, может использоваться для получения материалов для катодной промышленности.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to the production of materials containing lanthanum hexaboride and titanium diboride, by the method of self-propagating high temperature synthesis (SHS) and mechanical activation, can be used to obtain materials for the cathode industry.
Известен способ получения гексаборида лантана (RU 2477340, опубл. 10.03.2013), который относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида лантана.A known method of producing lanthanum hexaboride (RU 2477340, publ. 03/10/2013), which relates to electrolytic methods for producing pure lanthanum hexaboride.
Способ осуществляется совместным электровыделением лантана и бора из хлоридного расплава на катоде и их последующим взаимодействием на атомарном уровне. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит вольфрамовый стержень, электродом сравнения - стеклоуглеродный стержень, запаянный в пирекс, анодом и одновременно контейнером - стеклоуглеродный тигель. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида лантана проводят посредством потенциостатического электролиза из эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего трихлорид лантана и фторборат калия в атмосфере очищенного и осушенного аргона при потенциалах от -2,0 до -2,6 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения при температуре 700±10°C.The method is carried out by the joint electrowinning of lanthanum and boron from a chloride melt at the cathode and their subsequent interaction at the atomic level. The process is carried out in a three-electrode quartz cell, where a tungsten rod serves as a cathode, a glass-carbon rod sealed in pyrex serves as a reference electrode, and a glass-carbon crucible is used as an anode and at the same time as a container. The ultrafine powder of lanthanum hexaboride is synthesized by potentiostatic electrolysis from an equimolar KCl-NaCl melt containing lanthanum trichloride and potassium fluoroborate in an atmosphere of purified and dried argon at potentials from -2.0 to -2.6 V relative to a glassy carbon reference electrode at a temperature of 700 ± 10 ° C.
Техническим результатом является: получение чистого целевого продукта за счет хорошей растворимости фонового электролита в воде, а также уменьшение затрат электроэнергии. Однако такой способ получения гексаборида лантана достаточно длителен, а также его технологическое обеспечение достаточно сложно в промышленных масштабах.The technical result is: obtaining a pure target product due to the good solubility of the background electrolyte in water, as well as reducing energy costs. However, this method of obtaining lanthanum hexaboride is quite long, and its technological support is quite difficult on an industrial scale.
Известен способ получения гексаборида лантана (Г.В. Самсонов. Бориды. Атомиздат, 1975). Это плазмохимический метод, высокая температура и концентрация вещества в струе плазмы обуславливают практически мгновенное протекание реакции и высокую чистоту конечного продукта. Однако широкое применение этого метода в промышленности сдерживается нестабильностью больших потоков плазмы и большими затратами энергии.A known method of producing lanthanum hexaboride (G.V. Samsonov. Borides. Atomizdat, 1975). This is a plasma-chemical method, the high temperature and concentration of the substance in the plasma jet determine the almost instantaneous reaction and the high purity of the final product. However, the widespread use of this method in industry is constrained by the instability of large plasma flows and high energy costs.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения гексаборида лантана методом спекания (Г.В. Самсонов. Бориды. Атомиздат, 1975). Этот способ изготовления катодов из гексаборида лантана включает: холодное прессование с последующим спеканием с добавлением активирующей присадки для улучшения условий спекания. Однако температура спекания достаточно высокая (Т=2000°C и выше) и время спекания длительное, вследствие чего требуются большие энергозатраты. Кроме того, соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и присадки, ухудшают механические свойства катода.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for producing lanthanum hexaboride by sintering (G.V. Samsonov. Borides. Atomizdat, 1975). This method of manufacturing cathodes from lanthanum hexaboride includes: cold pressing followed by sintering with the addition of an activating additive to improve sintering conditions. However, the sintering temperature is quite high (T = 2000 ° C and above) and the sintering time is long, as a result of which large energy inputs are required. In addition, compounds formed as a result of the interaction of the metal and the additive degrade the mechanical properties of the cathode.
Задача - получение качественного материала методом, обеспечивающим снижение энергетических затрат, увеличение производительности.The task is to obtain high-quality material by a method that ensures a reduction in energy costs, an increase in productivity.
Предложенный способ получения содержащего диборид титана TiB2 и гексаборид лантана LaB6 материала заключается в том, что прессуют цилиндрическую заготовку из механически активированной смеси порошков оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора при следующем соотношении компонентов, мас. %:The proposed method for producing titanium diboride TiB 2 and lanthanum hexaboride LaB 6 material is that a cylindrical blank is pressed from a mechanically activated mixture of powders of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron in the following ratio of components, wt. %:
Полученную цилиндрическую заготовку нагревают в вакуумной камере при температуре 300-350°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью в ней реакцию горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.The resulting cylindrical billet is heated in a vacuum chamber at a temperature of 300-350 ° C. Then they initiate a combustion reaction in it with a tungsten spiral in the regime of self-propagating high-temperature synthesis.
Способ получения содержащего диборид титана TiB2 и гексаборид лантана LaB6 материала осуществляют следующим образом. Смешивают исходные порошки оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: TiO2 5-10, La2O3 20-30, В 60-70. Полученную смесь порошков механически активируют, прессуют в заготовку в виде таблеток диаметром 30 мм, высотой 20±2 мм и плотностью 2500-3000 кг/м3. Полученную заготовку предварительно нагревают в вакуумной камере при 300-350°C, что позволяет повысить ее термодинамические характеристики. Без нагрева или при слабом нагреве исходной заготовки (менее 300°C) синтез реагентов осуществляется не полностью, остаются промежуточные фазы, что неблаготворно сказывается на целевом материале. После предварительного прогрева образца, вольфрамовой спиралью инициируют реакцию горения в режиме СВС в вакуумной камере. В результате получают образцы в виде таблеток диаметром 30±1 мм и высотой 20±4 мм.The method of obtaining containing titanium diboride TiB 2 and lanthanum hexaboride LaB 6 material is as follows. The starting powders of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: TiO 2 5-10, La 2 O 3 20-30, B 60-70. The resulting mixture of powders is mechanically activated, pressed into a blank in the form of tablets with a diameter of 30 mm, a height of 20 ± 2 mm and a density of 2500-3000 kg / m 3 . The resulting preform is preheated in a vacuum chamber at 300-350 ° C, which allows to increase its thermodynamic characteristics. Without heating or with weak heating of the initial preform (less than 300 ° C), the synthesis of reagents is not carried out completely, intermediate phases remain, which adversely affects the target material. After preliminary heating of the sample, a combustion reaction in the SHS mode in a vacuum chamber is initiated by a tungsten spiral. The result is samples in the form of tablets with a diameter of 30 ± 1 mm and a height of 20 ± 4 mm.
Пример 1Example 1
Смешивают исходные порошки химической чистоты оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: 10:20:70, механически активируют в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 15 Гц, прессуют заготовку диаметром 30 мм, высотой 20 мм и плотностью 3000 кг/м3, нагревают в вакуумной камере до 300°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью реакцию в режиме СВС. В результате волна горения проходит неравномерно. По результатам рентгенофазового анализа имеется наличие непрореагировавшего оксида титана TiO2.The initial powders of chemical purity of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: 10:20:70, mechanically activated in an AGO-2 ball-type planetary mill for 10 minutes with a frequency of 15 Hz, a workpiece with a diameter of 30 mm, a height of 20 mm and a density of 3000 kg / m 3 was pressed, heated to 300 in a vacuum chamber ° C. Next, a reaction in the SHS mode is initiated by a tungsten helix. As a result, the combustion wave passes unevenly. According to the results of x-ray phase analysis, there is the presence of unreacted titanium oxide TiO 2 .
Пример 2Example 2
Смешивают исходные порошки химической чистоты оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: 10:30:60, механически активируют в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 15 Гц, прессуют заготовку диаметром 30 мм, высотой 20 мм и плотностью 3000 кг/м3, нагревают в вакуумной камере до 300°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью реакцию в режиме СВС. В результате волна горения проходит неравномерно. По результатам рентгенофазового анализа имеется наличие непрореагировавшего оксида титана TiO2 и оксида лантана La2O3.The initial powders of chemical purity of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: 10:30:60, mechanically activated in an AGO-2 ball-type planetary mill for 10 minutes with a frequency of 15 Hz, a workpiece with a diameter of 30 mm, a height of 20 mm and a density of 3000 kg / m 3 was pressed, heated to 300 in a vacuum chamber ° C. Next, a reaction in the SHS mode is initiated by a tungsten helix. As a result, the combustion wave passes unevenly. According to the results of x-ray phase analysis, there is the presence of unreacted titanium oxide TiO 2 and lanthanum oxide La 2 O 3 .
Пример 3Example 3
Смешивают исходные порошки химической чистоты оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: 5:25:70, механически активируют в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 15 Гц, прессуют заготовку диаметром 30 мм, высотой 20 мм и плотностью 3000 кг/м3, нагревают в вакуумной камере до 300°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью реакцию в режиме СВС. В результате волна горения проходит равномерно. По результатам рентгенофазового анализа образец состоит из диборида титана TiB2 и гексаборида лантана LaB6.The initial powders of chemical purity of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: 5:25:70, mechanically activated in an AGO-2 ball-type planetary mill for 10 minutes with a frequency of 15 Hz, a workpiece with a diameter of 30 mm, a height of 20 mm and a density of 3000 kg / m 3 was pressed, heated to 300 in a vacuum chamber ° C. Next, a reaction in the SHS mode is initiated by a tungsten helix. As a result, the combustion wave passes evenly. According to the results of x-ray phase analysis, the sample consists of titanium diboride TiB 2 and lanthanum hexaboride LaB 6 .
Пример 4Example 4
Смешивают исходные порошки химической чистоты оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: 5:25:70, механически активируют в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 15 Гц, прессуют заготовку диаметром 30 мм, высотой 20 мм и плотностью 3000 кг/м3, нагревают в вакуумной камере до 150°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью реакцию в режиме СВС. В результате волна горения проходит неравномерно и не по всему объему образца. По результатам рентгенофазового анализа имеется наличие непрореагировавшего оксида титана TiO2, а также наличие переходных фаз бората лантана LaBO3.The initial powders of chemical purity of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: 5:25:70, mechanically activated in an AGO-2 ball-type planetary mill for 10 minutes with a frequency of 15 Hz, a workpiece with a diameter of 30 mm, a height of 20 mm and a density of 3000 kg / m 3 was pressed, heated to 150 in a vacuum chamber ° C. Next, a reaction in the SHS mode is initiated by a tungsten helix. As a result, the combustion wave passes unevenly and not over the entire volume of the sample. According to the results of x-ray phase analysis, there is the presence of unreacted titanium oxide TiO 2 , as well as the presence of transition phases of lanthanum borate LaBO 3 .
Пример 5Example 5
Смешивают исходные порошки химической чистоты оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: 5:25:70, без механической активации, прессуют заготовку диаметром 30 мм, высотой 20 мм и плотностью 3000 кг/м3, нагревают в вакуумной камере до 300°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью реакцию в режиме СВС. В результате волна горения проходит неравномерно и не по всему объему образца. По результатам рентгенофазового анализа имеется наличие непрореагировавшего оксида титана TiO2 и оксида лантана La2O3, а также наличие переходных фаз бората лантана La2BO3.The initial powders of chemical purity of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: 5:25:70, without mechanical activation, a workpiece is pressed with a diameter of 30 mm, a height of 20 mm and a density of 3000 kg / m 3 , heated in a vacuum chamber to 300 ° C. Next, a reaction in the SHS mode is initiated by a tungsten helix. As a result, the combustion wave passes unevenly and not over the entire volume of the sample. According to the results of x-ray phase analysis, there is the presence of unreacted titanium oxide TiO 2 and lanthanum oxide La 2 O 3 , as well as the presence of transition phases of lanthanum borate La 2 BO 3 .
Пример 6Example 6
Смешивают исходные порошки химической чистоты оксида титана TiO2, оксида лантана La2O3 и бора В в соотношении, мас. %: 5:25:70, механически активируют в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 15 Гц, прессуют заготовку диаметром 30 мм, высотой 20 мм и плотностью 3000 кг/м3, нагревают в вакуумной камере до 300°C. Далее инициируют вольфрамовой спиралью реакцию в режиме СВС. Происходит термомеханическое разрушение образца. В результате волна горения проходит неравномерно и не по всему объему. По результатам рентгенофазового анализа имеется наличие непрореагировавшего оксида титана TiO2 и оксида лантана La2O3.The initial powders of chemical purity of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron B are mixed in the ratio, wt. %: 5:25:70, mechanically activated in an AGO-2 ball-type planetary mill for 10 minutes with a frequency of 15 Hz, a workpiece with a diameter of 30 mm, a height of 20 mm and a density of 3000 kg / m 3 was pressed, heated to 300 in a vacuum chamber ° C. Next, a reaction in the SHS mode is initiated by a tungsten helix. Thermomechanical destruction of the sample occurs. As a result, the combustion wave passes unevenly and not throughout the volume. According to the results of x-ray phase analysis, there is the presence of unreacted titanium oxide TiO 2 and lanthanum oxide La 2 O 3 .
По результатам рентгенофазового анализа было установлено, что полученный материал содержит TiB2, LaB6.According to the results of x-ray phase analysis, it was found that the resulting material contains TiB 2 , LaB 6 .
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков изобретения позволяет получать материалы, содержащие гексаборид лантана и диборид титана, высокого качества при сниженных энергозатратах. Это доказывает результат рентгенофазового анализа. Полученные материалы могут быть использованы в качестве электродов для установок различного назначения.Thus, the proposed combination of features of the invention allows to obtain materials containing lanthanum hexaboride and titanium diboride, of high quality with reduced energy consumption. This proves the result of x-ray phase analysis. The resulting materials can be used as electrodes for plants for various purposes.
Claims (1)
полученную цилиндрическую заготовку нагревают в вакуумной камере при температуре 300-350°C и инициируют вольфрамовой спиралью в ней реакцию горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. A method of obtaining a material containing titanium diboride TiB 2 and lanthanum hexaboride LaB 6 material, characterized in that a cylindrical workpiece is pressed from a mechanically activated mixture of powders of titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 3 and boron in the following ratio of components, wt. %:
The obtained cylindrical billet is heated in a vacuum chamber at a temperature of 300-350 ° C and a combustion reaction is initiated by a tungsten spiral in it in the mode of self-propagating high-temperature synthesis.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119077/02A RU2569875C1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Method of production of material containing lanthanum hexaboride and titanium diboride |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119077/02A RU2569875C1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Method of production of material containing lanthanum hexaboride and titanium diboride |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2569875C1 true RU2569875C1 (en) | 2015-11-27 |
Family
ID=54753661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014119077/02A RU2569875C1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Method of production of material containing lanthanum hexaboride and titanium diboride |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2569875C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4909842A (en) * | 1988-10-21 | 1990-03-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Grained composite materials prepared by combustion synthesis under mechanical pressure |
WO1992013977A1 (en) * | 1991-01-30 | 1992-08-20 | Moltech Invent Sa | Composite electrode for electrochemical processing and method for preparation by combustion synthesis without a die |
RU2270878C1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-02-27 | Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук | Method of production of cast oxide material and material produced by this method |
US8557208B2 (en) * | 2008-05-23 | 2013-10-15 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno | Combustion synthesis method and boron-containing materials produced therefrom |
-
2014
- 2014-05-12 RU RU2014119077/02A patent/RU2569875C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4909842A (en) * | 1988-10-21 | 1990-03-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Grained composite materials prepared by combustion synthesis under mechanical pressure |
WO1992013977A1 (en) * | 1991-01-30 | 1992-08-20 | Moltech Invent Sa | Composite electrode for electrochemical processing and method for preparation by combustion synthesis without a die |
RU2114718C1 (en) * | 1991-01-30 | 1998-07-10 | Мольтех Инвент С.А. | Method for producing molten cermet composite material, molded cermet composite material produced by the method, molded composition (versions) and method for producing metallic aluminum |
RU2270878C1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-02-27 | Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук | Method of production of cast oxide material and material produced by this method |
US8557208B2 (en) * | 2008-05-23 | 2013-10-15 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno | Combustion synthesis method and boron-containing materials produced therefrom |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
САМСОНОВ Г.В., Бориды, М., Атомиздат, 1975, c.167-169, 209-210. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104232994B (en) | A kind of preparation method of TC21 titanium alloy large size ingot casting | |
CN105624737B (en) | A kind of method for preparing magnesium-rare earth and rare-earth yttrium neodymium magnesium alloy | |
Zhang et al. | Electrochemical synthesis of titanium oxycarbide in a CaCl2 based molten salt | |
CN106591892B (en) | Sub- titanium oxide base soluble electrode preparation method and its application in electrolytic preparation high purity titanium | |
JPWO2017130745A1 (en) | High purity tungsten pentachloride and synthesis method thereof | |
CN102409363B (en) | Method for preparing titanium with fused salt electrolysis process | |
CN102225771B (en) | Method for preparing LaB6 nano-powder through mechanical alloying process | |
CN105200458A (en) | Method for preparing titanium carbide | |
JP6495142B2 (en) | Method for producing titanium metal | |
CN113699560B (en) | Method for preparing metallic titanium by soluble anode electrolysis of fluorine-chlorine mixed molten salt system | |
RU2569875C1 (en) | Method of production of material containing lanthanum hexaboride and titanium diboride | |
Grinevitch et al. | Oxidation–reduction processes in halide and oxohalide niobium containing melts. Part I: Interaction of fluoride–chloride and oxofluoride–chloride Nb (V) melts with niobium oxides | |
Prokudina et al. | SHS hydrogenation of titanium: Some structural and kinetic features | |
RU2354503C1 (en) | Method of sodium diboride nano-powders production | |
Budin et al. | Effect of sintering atmosphere on the mechanical properties of sintered tungsten carbide | |
RU2687423C1 (en) | Method of producing titanium carbide-based powder | |
Mu et al. | Dissolution Characteristic of Titanium Oxycarbide Electrolysis | |
RU2629188C2 (en) | Electrochemical method to produce molybdene boride | |
RU2600305C1 (en) | METHOD FOR ELECTROCHEMICAL PRODUCTION OF IRIDIUM POWDER WITH SPECIFIC SURFACE AREA MORE THAN 5 m2/g | |
CN107304464B (en) | A kind of ternary alloy three-partalloy, preparation method and use improving titanium alloy component uniformity | |
Panda et al. | Synthesis of γ-aluminium oxynitride spinel using thermal plasma technique | |
RU2466216C1 (en) | Method for obtaining metallic titanium by means of electrolysis | |
Meng et al. | Direct electrochemical preparation of NbSi alloys from mixed oxide preform precursors | |
US3004830A (en) | Method of producing metal borides | |
CN108611502B (en) | Method for reducing oxygen content in sponge hafnium prepared by magnesium reduction method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180513 |