RU2601484C1 - Method of producing fine carbides of transition metals - Google Patents
Method of producing fine carbides of transition metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601484C1 RU2601484C1 RU2015123537/05A RU2015123537A RU2601484C1 RU 2601484 C1 RU2601484 C1 RU 2601484C1 RU 2015123537/05 A RU2015123537/05 A RU 2015123537/05A RU 2015123537 A RU2015123537 A RU 2015123537A RU 2601484 C1 RU2601484 C1 RU 2601484C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- metal
- gel
- granules
- carbon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ, конкретно - к получению высокодисперсных тугоплавких карбидов переходных металлов в гранулированном виде, в том числе смешанных композитов на их основе.The invention relates to the field of chemical technology of inorganic substances, specifically to the production of highly refractory refractory carbides of transition metals in granular form, including mixed composites based on them.
Известен метод, по которому карбиды переходных металлов 4-6 групп периодической системы элементов получают восстановлением окислов металлов углеродом (см. «Тугоплавкие карбиды», стр. 16-19, Киев 1970 г., «Наукова думка»). По мере перехода от окислов металлов 4-й группы к окислам металлов 5-й и 6-й групп температура восстановления и образования карбидов уменьшается с 2100°C - для 4-й группы до 1500÷1700°C - для 6-й группы.The known method is that carbides of transition metals of groups 4-6 of the periodic system of elements are obtained by reduction of metal oxides with carbon (see "Refractory carbides", pp. 16-19, Kiev 1970, "Naukova Dumka"). As the transition from metal oxides of the 4th group to metal oxides of the 5th and 6th groups, the temperature of reduction and formation of carbides decreases from 2100 ° C - for the 4th group to 1500 ÷ 1700 ° C - for the 6th group.
Также известен способ производства карбидов тугоплавких металлов, включающий приготовление реакционно-способной смеси порошков исходных компонентов, загрузку ее в реакционный объем и синтез карбида путем плавления электрической дугой, создаваемой между двумя электродами, с последовательной подачей дополнительного количества смеси в зону плавления. В качестве шихтовых материалов используют порошок тугоплавкого металла, в частности вольфрама, и сажу, взятых в соотношении соответственно (96:4) (патент РФ №2060934, МПК С01В 31/30, опубл. 27.05.1996). Недостатком этого и выше описанного способа является то, что в результате получают спекшийся и сплавленный карбид низкой дисперсности, требующий для получения высокодисперсного порошка дополнительной и трудоемкой операции измельчения.Also known is a method for the production of carbides of refractory metals, including the preparation of a reactive mixture of powders of the starting components, loading it into the reaction volume and synthesizing carbide by melting with an electric arc created between the two electrodes, with the sequential supply of an additional amount of the mixture to the melting zone. As charge materials, a powder of refractory metal, in particular tungsten, and soot taken in the ratio respectively (96: 4) are used (RF patent No. 2060934, IPC СВВ 31/30, publ. 05.27.1996). The disadvantage of this and the above described method is that as a result, sintered and fused carbide of low dispersion is obtained, which requires an additional and laborious grinding operation to obtain a finely divided powder.
Известен способ получения пористых карбидов тугоплавких металлов путем смешивания порошка оксида металла с углеродосодержащим компонентом, формования и термообработки (патент РФ №2181913, МПК G21C 3/64, опубл. 27.04.2002). В качестве углеродосодержащего компонента используют каменноугольный пек в виде его раствора в трихлорэтилене. Карбидизацию и спекание проводят при 1900÷2200°C. Недостатком этого способа является то, что получаемый спекшийся и сплавленный карбид, как и в предыдущем способе, требует дополнительной и трудоемкой операции измельчения. Кроме того, применение раствора каменноугольного пека сопряжено с необходимостью длительного процесса его карбонизации для получения углерода. Длительность только этой стадии процесса получения карбидов тугоплавких металлов составляет 40÷50 часов.A known method of producing porous carbides of refractory metals by mixing a metal oxide powder with a carbon-containing component, molding and heat treatment (RF patent No. 2181913, IPC G21C 3/64, publ. 04/27/2002). As a carbon-containing component, coal tar pitch is used in the form of its solution in trichlorethylene. Carbidization and sintering are carried out at 1900 ÷ 2200 ° C. The disadvantage of this method is that the resulting sintered and fused carbide, as in the previous method, requires an additional and time-consuming grinding operation. In addition, the use of a solution of coal tar pitch is associated with the need for a long process of its carbonization to produce carbon. The duration of only this stage of the process for producing carbides of refractory metals is 40 ÷ 50 hours.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения высокодисперсных тугоплавких карбидов металлов, заключающийся в смешивании органических растворов соединений металлов с углеродосодержащими полимерами или их растворами, последующем гидролизе смеси по золь-гель технологии, сушке при 20÷250°C, пиролизе-карбонизации при 350÷600°C и высокотемпературной обработке при 600÷1200°C при давлении 10-1÷10-4 Па (патент РФ №2333888, МПК С01В 31/30, опубл. 20.09.2008). К основным недостаткам известного технического решения следует отнести: необходимость использования дефицитных и дорогостоящих компонентов - металлорганических соединений, а также длительность процесса, обусловленная применением углеродосодержащих полимеров или их растворов, требующих проведения продолжительной (до 30 час) операции их пиролиза. Хотя образующийся по этому способу карбид металла представляет собой сферические частицы высокой дисперсности (менее 100 нм), однако, как и в приведенных выше известных технических решениях, этот способ не позволяет получать карбид в виде гранул диаметром 0,1÷3,0 мм и требует дополнительной операции превращения порошкового материала в сыпучий зернистый продукт.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing highly dispersed refractory metal carbides, which consists in mixing organic solutions of metal compounds with carbon-containing polymers or their solutions, subsequent hydrolysis of the mixture by sol-gel technology, drying at 20 ÷ 250 ° C, pyrolysis-carbonization at 350 ÷ 600 ° C and high-temperature processing at 600 ÷ 1200 ° C at a pressure of 10 -1 ÷ 10 -4 Pa (RF patent No. 2333888, IPC СВВ 31/30, publ. 09/20/2008). The main disadvantages of the known technical solution include: the need to use scarce and expensive components - organometallic compounds, as well as the duration of the process due to the use of carbon-containing polymers or their solutions, requiring a long (up to 30 hours) pyrolysis operation. Although the metal carbide formed by this method is a highly dispersed spherical particle (less than 100 nm), however, as in the above known technical solutions, this method does not allow to obtain carbide in the form of granules with a diameter of 0.1 ÷ 3.0 mm and requires an additional operation of converting the powder material into a granular granular product.
Поставленная задача и достигаемый при использовании изобретения технический результат - разработка способа получения высокодисперсных тугоплавких карбидов металлов в виде гранул, который позволяет сократить длительности процесса и заменить металлорганические соединения и углеродосодержащие полимеры или их растворы.The task and the technical result achieved by using the invention is the development of a method for producing highly dispersed refractory metal carbides in the form of granules, which allows to reduce the duration of the process and replace organometallic compounds and carbon-containing polymers or their solutions.
Технический результат достигается тем, что в способе получения высокодисперсных карбидов переходных металлов, включающем получение углеродосодержащего гелеобразующего раствора солей металлов, последующий гидролиз по золь-гель технологии, сушку, термообработку и карботермическое восстановление, согласно изобретению гелеобразующий раствор получают следующим образом: смешивают раствор неорганических солей металлов с мочевиной, после растворения мочевины в раствор в качестве углеродосодержащего вещества вводят ламповую сажу, которую подвергают диспергированию в растворе, затем в раствор вводят и растворяют уротропин, в полученный таким образом гелеобразующий раствор добавляют гидроксид металла, последующий гидролиз осуществляют путем капельного диспергирования раствора в нагретое масло, образовавшиеся гранулы отмывают от масла и затем обрабатывают водным раствором аммиака.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing finely divided transition metal carbides, including obtaining a carbon-containing gel-forming solution of metal salts, subsequent hydrolysis by sol-gel technology, drying, heat treatment and carbothermic reduction, according to the invention, the gel-forming solution is obtained as follows: a solution of inorganic metal salts is mixed with urea, after dissolution of urea, carbon black is introduced into the solution as a carbon-containing substance, which w is subjected to dispersion in a solution, and then introduced into the solution and dissolved methenamine, in the thus obtained solution is added a gelling metal hydroxide, the subsequent hydrolysis is carried out by dispersing the solution in a drip heated oil, the resulting pellets are washed free of oil and is then treated with aqueous ammonia.
Существенным отличием данного способа является приготовление гелеобразующего раствора на основе неорганических солей металлов и сажи в качестве углеродосодержащего вещества, а также добавление к нему гидроксида металла, что позволяет избежать длительных процессов пиролиза и карбонизации и, тем самым, сократить продолжительность процесса получения высокодисперсных карбидов металлов. Добавление гидроксида металла в гелеобразующий раствор препятствует быстрому осаждению сажи в растворе и, таким образом, увеличивает его устойчивость. Осуществление гидролиза гелеобразующего раствора путем его капельного диспергирования в нагретое масло позволяет в отличие от известных способов получать высокодисперсные карбиды металлов в виде гранул. Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно снизить себестоимость процесса, отказавшись от применения дефицитных и дорогостоящих компонентов - металлорганических соединений и углеродосодержащих полимеров или их растворов.A significant difference of this method is the preparation of a gelling solution based on inorganic metal salts and soot as a carbon-containing substance, as well as the addition of metal hydroxide to it, which avoids lengthy pyrolysis and carbonization processes and, thereby, shortens the process of obtaining highly dispersed metal carbides. The addition of metal hydroxide to the gel-forming solution prevents the rapid deposition of soot in the solution and, thus, increases its stability. The hydrolysis of the gel-forming solution by dispersing it dropwise into heated oil makes it possible, in contrast to known methods, to obtain highly dispersed metal carbides in the form of granules. In addition, the proposed method can significantly reduce the cost of the process by abandoning the use of scarce and expensive components - organometallic compounds and carbon-containing polymers or their solutions.
При этом количественный состав гелеобразующего раствора может быть следующим:In this case, the quantitative composition of the gelling solution can be as follows:
Верхние и нижние пределы по концентрации металла в растворе определяются предельно возможной растворимостью нитратных солей в воде. Так, например, для двухводного нитрата цирконила ZrO(NO3)22H2O она составляет 80÷100 г/л, а для шестиводного нитрата иттрия Y(NO3)36H2O - 150 г/л.The upper and lower limits on the concentration of metal in the solution are determined by the maximum possible solubility of nitrate salts in water. So, for example, for two-water zirconyl nitrate ZrO (NO 3 ) 2 2H 2 O it is 80 ÷ 100 g / l, and for six-water yttrium nitrate Y (NO 3 ) 3 6H 2 O - 150 g / l.
Содержание в растворе мочевины и уротропина выбрано с учетом концентрации металла в растворе и также обусловлено необходимостью гелеобразования раствора при капельном диспергировании его в горячее масло.The content of urea and urotropine in the solution was selected taking into account the concentration of the metal in the solution and is also due to the need for gelation of the solution by dropping it into hot oil.
Ламповую сажу берут в количестве, необходимом для карботермического синтеза карбида металла. Например, для оксида циркония (1) берут 3 моля, а для оксида иттрия (2) - 2,5 моля углерода на моль металла:Carbon black is taken in the amount necessary for carbothermic synthesis of metal carbide. For example, 3 moles are taken for zirconium oxide (1), and 2.5 moles of carbon per mole of metal for yttrium oxide (2):
В раствор неорганических солей металлов и мочевины гидрооксид металлов добавляют в количестве не более 0,5 от объема гелеобразующего раствора. При большем количестве гидроксида (более 0,5 от объема раствора) гелирование (отверждение) капель приготовленного раствора в горячем масле становится затруднительным вследствие дефицита неорганических солей металлов в растворе. Кроме того, большая вязкость такого раствора делает затруднительным его капельное диспергирование через вибрирующее сопло. При меньшем количестве гидроксида металла (менее 0,2 от объема раствора) его стабилизирующее влияние на устойчивость раствора к осаждению сажи становится менее заметным.In a solution of inorganic metal salts and urea, metal hydroxide is added in an amount of not more than 0.5 of the volume of the gelling solution. With a larger amount of hydroxide (more than 0.5 of the solution volume), gelation (curing) of the drops of the prepared solution in hot oil becomes difficult due to the deficiency of inorganic metal salts in the solution. In addition, the high viscosity of such a solution makes it difficult to drip dispersion through a vibrating nozzle. With a smaller amount of metal hydroxide (less than 0.2 of the volume of the solution), its stabilizing effect on the stability of the solution to soot deposition becomes less noticeable.
Диспергирование сажи в растворе осуществляют с помощью ультразвуковых колебаний.The dispersion of soot in solution is carried out using ultrasonic vibrations.
Уротропин растворяют при 3÷10°C.Urotropin is dissolved at 3 ÷ 10 ° C.
Капельное диспергирование гелеобразующего раствора осуществляют через вибрирующее сопло в масло, нагретое до 85÷95°C. Температура масла определяется требованиями полного прогрева капель до заданной температуры и полного гелирования, т.е. до превращения их в твердые гранулы.The droplet dispersion of the gel-forming solution is carried out through a vibrating nozzle into oil heated to 85 ÷ 95 ° C. The oil temperature is determined by the requirements for the droplets to be fully warmed up to a given temperature and complete gelation, i.e. before turning them into solid granules.
Гранулы отмывают от масла органическим растворителем.The granules are washed from the oil with an organic solvent.
Продолжительность обработки водным раствором аммиака гранул определяют по формуле:The duration of treatment with an aqueous solution of ammonia granules is determined by the formula:
t=0,5(2d-С/100), где:t = 0.5 (2d-C / 100), where:
t - продолжительность отмывки гранул, часt is the duration of washing the granules, hours
d - диаметр гранул, ммd is the diameter of the granules, mm
С - концентрация аммиака в водном отмывочном растворе, об. %C is the concentration of ammonia in an aqueous washing solution, vol. %
Сущность заявляемого способа получения высокодисперсных гранулированных карбидов тугоплавких металлов поясняется нижеследующими примерами.The essence of the proposed method for producing finely divided granular carbides of refractory metals is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Для получения высокодисперсного гранулированного карбида циркония готовили гелеобразующий раствор. Брали 600 мл раствора нитрата цирконила с концентрацией по цирконию, равной 100 г/л, добавляли и растворяли в нем 0,88 моля мочевины на моль циркония, 3,0 моля ламповой сажи на моль циркония, которую подвергали в растворе ультразвуковому диспергированию с помощью ультразвукового генератора (22 Кгц) УЗДН-2Т в течение 20 мин до получения однородной пульпы. Полученную пульпу охлаждали до 3°C и в ней растворяли при перемешивании 0,67 моля уротропина на моль циркония. В приготовленный таким образом раствор добавляли гидроксид циркония (26,5 мас. % ZrO2) в количестве 0,2 (140 мл) от объема гелеобразующего раствора. Полученный таким образом раствор подвергали капельному диспергированию через вибрирующее (270 Гц) сопло диаметром 1,0 мм в силиконовое масло типа ПМС-40 при 85°C. При этом за счет разложения уротропина и образования аммиака происходил гидролиз в нагретых каплях, приводящий к их отверждению и образованию гранул. Полученные сферические гранулы (d=2,1-2,2 мм) гидратированного оксида циркония с сажей отмывали от масла ПМС-40 четыреххлористым углеродом, а затем - в водном растворе аммиака (25% мас. доля) в течение 90 мин. После чего проводили сушку гранул на воздухе при 95°C. Термообработку высушенных гранул (d=0,8-0,9 мм) проводили в инертной атмосфере при 350°C, а карботермическое восстановление - в вакууме при 1800°C. Получили сферические гранулы (d=0,5-0,6 мм) высокодисперсного карбида циркония. Рентгенофазовый анализ полученного высокодисперсного карбида показал, что в результате синтеза образуется кубическая фаза монокарбида циркония.A gel-forming solution was prepared to obtain highly dispersed granular zirconium carbide. We took 600 ml of a zirconyl nitrate solution with a zirconium concentration of 100 g / l, 0.88 mol of urea per mole of zirconium was added and dissolved in it, 3.0 mol of carbon black per mole of zirconium, which was subjected to ultrasonic dispersion in a solution using ultrasonic generator (22 KHz) UZDN-2T for 20 minutes to obtain a homogeneous pulp. The resulting pulp was cooled to 3 ° C and 0.67 mol of urotropin per mole of zirconium was dissolved in it with stirring. Zirconium hydroxide (26.5 wt.% ZrO 2 ) was added to the solution thus prepared in an amount of 0.2 (140 ml) of the volume of the gelling solution. The solution thus obtained was subjected to drop dispersion through a vibrating (270 Hz) nozzle with a diameter of 1.0 mm into silicone oil of the PMS-40 type at 85 ° C. Moreover, due to the decomposition of urotropine and the formation of ammonia, hydrolysis occurred in heated droplets, leading to their curing and the formation of granules. The obtained spherical granules (d = 2.1-2.2 mm) of hydrated zirconium oxide with carbon black were washed from PMS-40 oil with carbon tetrachloride, and then in aqueous ammonia (25% by weight) for 90 minutes. Then the granules were dried in air at 95 ° C. The heat treatment of the dried granules (d = 0.8-0.9 mm) was carried out in an inert atmosphere at 350 ° C, and the carbothermic reduction was carried out in vacuum at 1800 ° C. Spherical granules (d = 0.5-0.6 mm) of highly dispersed zirconium carbide were obtained. X-ray phase analysis of the obtained finely dispersed carbide showed that, as a result of synthesis, a cubic phase of zirconium monocarbide is formed.
Пример 2.Example 2
Для получения высокодисперсных гранулированных карбидов циркония и иттрия готовили гелеобразующий раствор. Брали 300 мл раствора нитрата цирконила и нитрата иттрия с концентрацией по цирконию и иттрию 100 г/л и 3,0 г/л соответственно и смешивали с 1,0 моля мочевины на моль циркония. После растворения мочевины добавляли 2,9 моля ламповой сажи на моль циркония, которую подвергали в растворе ультразвуковому диспергированию с помощью ультразвукового генератора УЗДН-2Т в течение 20 мин до получения однородной пульпы. Полученную пульпу охлаждали до 3°C и в ней растворяли 0,75 моля уротропина при перемешивании. В приготовленный таким образом гелеобразующий раствор добавляли 150 мл гидроксида циркония (26,5 мас. % ZrO2). Полученный раствор подвергали капельному диспергированию через вибрирующее (280 Гц) сопло диаметром 1,0 мм в силиконовое масло типа ПМС-40 при 95°C. Гранулы гидратированных оксидов металла с сажей отмывали от масла ПМС-40 четыреххлористым углеродом и затем отмывали в водном 25% растворе аммиака. После чего проводили сушку на воздухе при 95°C, термообработку при 400°C и карботермическое восстановление в вакууме при 1600°C. В результате карботермического восстановления получили сферические гранулы (d=0,5-0,6 мм) высокодисперсных карбидов циркония и иттрия.To obtain highly dispersed granular zirconium and yttrium carbides, a gel-forming solution was prepared. We took 300 ml of a solution of zirconyl nitrate and yttrium nitrate with a concentration of zirconium and yttrium of 100 g / l and 3.0 g / l, respectively, and mixed with 1.0 mol of urea per mole of zirconium. After dissolution of the urea, 2.9 mol of carbon black per mole of zirconium was added, which was subjected to ultrasonic dispersion in a solution using an ultrasonic generator UZDN-2T for 20 min until a homogeneous pulp was obtained. The resulting pulp was cooled to 3 ° C and 0.75 mol of urotropine was dissolved in it with stirring. 150 ml of zirconium hydroxide (26.5 wt.% ZrO 2 ) were added to the gel-forming solution thus prepared. The resulting solution was subjected to drop dispersion through a vibrating (280 Hz) nozzle with a diameter of 1.0 mm into silicone oil of the PMS-40 type at 95 ° C. Granules of hydrated metal oxides with carbon black were washed from PMS-40 oil with carbon tetrachloride and then washed in an aqueous 25% ammonia solution. After that, air drying was performed at 95 ° C, heat treatment at 400 ° C, and carbothermic reduction in vacuum at 1600 ° C. As a result of carbothermic reduction, spherical granules (d = 0.5-0.6 mm) of highly dispersed zirconium and yttrium carbides were obtained.
Пример 3.Example 3
Для получения высокодисперсного гранулированного карбида циркония готовили гелеобразующий раствор. Брали 600 мл раствора нитрата цирконила с концентрацией по цирконию, равной 100 г/л, добавляли и растворяли в нем 0,88 моля мочевины на моль циркония, 3,0 моля ламповой сажи на моль циркония, которую подвергали в растворе ультразвуковому диспергированию с помощью ультразвукового генератора (22 Кгц) УЗДН-2Т в течение 20 мин до получения однородной пульпы. Полученную пульпу охлаждали до 3°C и в ней растворяли при перемешивании 0,67 моля уротропина на моль циркония. В приготовленный таким образом раствор добавляли гидроксид циркония (26,5 мас. % ZrO2) в количестве 0,5 (150 мл) от объема гелеобразующего раствора. Раствор подвергали диспергированию через вибрирующее (270 Гц) сопло диаметром 1,0 мм в силиконовое масло типа ПМС-40 при 95°C. Гранулы гидратированных оксидов металла с сажей отмывали от масла ПМС-40 четыреххлористым углеродом и затем отмывали в водном 25% растворе аммиака. После чего проводили сушку на воздухе при 95°C, термообработку при 400°C и карботермическое восстановление в вакууме при 1800°C. Получили сферические гранулы (d=0,5-0,6 мм) высокодисперсного карбида циркония.A gel-forming solution was prepared to obtain highly dispersed granular zirconium carbide. We took 600 ml of a zirconyl nitrate solution with a zirconium concentration of 100 g / l, 0.88 mol of urea per mole of zirconium was added and dissolved in it, 3.0 mol of carbon black per mole of zirconium, which was subjected to ultrasonic dispersion in a solution using ultrasonic generator (22 KHz) UZDN-2T for 20 minutes to obtain a homogeneous pulp. The resulting pulp was cooled to 3 ° C and 0.67 mol of urotropin per mole of zirconium was dissolved in it with stirring. Zirconium hydroxide (26.5 wt.% ZrO 2 ) was added to the solution thus prepared in an amount of 0.5 (150 ml) of the volume of the gelling solution. The solution was dispersed through a vibrating (270 Hz) nozzle 1.0 mm in diameter into PMS-40 type silicone oil at 95 ° C. Granules of hydrated metal oxides with carbon black were washed from PMS-40 oil with carbon tetrachloride and then washed in an aqueous 25% ammonia solution. After that, air drying was performed at 95 ° C, heat treatment at 400 ° C, and carbothermic reduction in vacuum at 1800 ° C. Spherical granules (d = 0.5-0.6 mm) of highly dispersed zirconium carbide were obtained.
Предлагаемый способ позволяет получать высокодисперсные гранулированные карбиды переходных металлов, отказавшись от применения дефицитных и дорогостоящих компонентов - металлорганических соединений и углеродосодержащих полимеров или их растворов и необходимости проведения длительного процесса их пиролиза и карбонизации. Применение неорганических солей металлов и их гидроксидов, а также ламповой сажи в качестве углеродосодержащего вещества позволяет сократить продолжительность процесса с нескольких десятков до нескольких (8÷10) часов. Получаемые сферические гранулы (d=0,2÷3,0 мм) высокодисперсных (менее 500 нм) карбидов металлов в зависимости от температуры спекания могут иметь прочность от нескольких десятков грамм на частицу до 1-2-х кг. Низкопрочные гранулы могу быть использованы для формования компактных карбидных изделий методом порошковой металлургии - прессования и последующего спекания. Высокопрочные (1-2 кг на частицу) сферические гранулы карбидов могут быть использованы в качестве имитаторов микросферических твэл для отработки технологии нанесения на них покрытий. Рентгенофазовый анализ полученного высокодисперсного карбида показал, что в результате синтеза образуется кубическая фаза монокарбида циркония (примеры №1 и №3) и фаза твердого раствора карбидов циркония и иттрия (пример №2). Дисперсность образующихся карбидов в гранулах d=0,4÷0,6 мм зависит от дисперсности применяемой сажи и может составлять 200÷500 нм.The proposed method allows to obtain highly dispersed granular carbides of transition metals, abandoning the use of scarce and expensive components - organometallic compounds and carbon-containing polymers or their solutions and the need for a long process of pyrolysis and carbonization. The use of inorganic metal salts and their hydroxides, as well as lamp black as a carbon-containing substance, can reduce the process time from several tens to several (8 ÷ 10) hours. The resulting spherical granules (d = 0.2 ÷ 3.0 mm) of finely dispersed (less than 500 nm) metal carbides, depending on the sintering temperature, can have a strength of several tens of grams per particle to 1-2 kg. Low-strength granules can be used for forming compact carbide products by powder metallurgy - pressing and subsequent sintering. High-strength (1-2 kg per particle) spherical carbide granules can be used as simulators of microspherical fuel elements for testing the technology of coating them. X-ray phase analysis of the obtained fine carbide showed that the synthesis results in the cubic phase of zirconium monocarbide (examples No. 1 and No. 3) and the phase of the solid solution of zirconium and yttrium carbides (example No. 2). The dispersion of the formed carbides in granules d = 0.4 ÷ 0.6 mm depends on the dispersion of the used soot and can be 200 ÷ 500 nm.
Claims (8)
t=0,5(2d-4C/100), где:
t - продолжительность отмывки гранул, час;
d - диаметр гранул, мм;
С - концентрация аммиака в растворе, мас. доля % 8. The method according to p. 1, characterized in that the duration of treatment with an aqueous solution of ammonia granules of metal oxides is determined by the formula
t = 0.5 (2d-4C / 100), where:
t is the duration of washing the granules, hours;
d is the diameter of the granules, mm;
C is the concentration of ammonia in solution, wt. share%
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123537/05A RU2601484C1 (en) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | Method of producing fine carbides of transition metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123537/05A RU2601484C1 (en) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | Method of producing fine carbides of transition metals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2601484C1 true RU2601484C1 (en) | 2016-11-10 |
Family
ID=57278057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015123537/05A RU2601484C1 (en) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | Method of producing fine carbides of transition metals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2601484C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2087499C1 (en) * | 1993-01-28 | 1997-08-20 | Московская государственная академия тонкой химической технологии им.М.В.Ломоносова | Polymeric composition |
RU2137709C1 (en) * | 1998-01-21 | 1999-09-20 | Новосибирский госуниверситет | Method of preparing metal-light nonmetal compounds |
RU2333888C1 (en) * | 2007-04-06 | 2008-09-20 | Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова | Method for obtaining highly-dispersible refractory carbides for coating and composites based thereon |
RU2537595C2 (en) * | 2013-04-30 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Polymer composition for producing niobium and tantalum carbides and solid solutions thereof |
-
2015
- 2015-06-18 RU RU2015123537/05A patent/RU2601484C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2087499C1 (en) * | 1993-01-28 | 1997-08-20 | Московская государственная академия тонкой химической технологии им.М.В.Ломоносова | Polymeric composition |
RU2137709C1 (en) * | 1998-01-21 | 1999-09-20 | Новосибирский госуниверситет | Method of preparing metal-light nonmetal compounds |
RU2333888C1 (en) * | 2007-04-06 | 2008-09-20 | Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова | Method for obtaining highly-dispersible refractory carbides for coating and composites based thereon |
RU2537595C2 (en) * | 2013-04-30 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Polymer composition for producing niobium and tantalum carbides and solid solutions thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017016079A1 (en) | Method for synthesizing high-purity ultrafine zrc-sic composite powder | |
CN108840683B (en) | Process for preparing zirconium nitride ceramic microspheres and zirconium nitride ceramic microspheres | |
CN102933316A (en) | Methods of preparing carbonaceous material | |
RU2012122247A (en) | METHODS FOR PRODUCING TITANIUM DIBORIL POWDERS | |
JP2017132677A (en) | Manufacturing method of vanadium dioxide | |
CN104338935B (en) | Method for simply and rapidly preparing nano WC-Co composite powder | |
CN104310368A (en) | Hollow carbon sphere preparing method | |
CN108480655B (en) | Carbon-supported metal tungsten nanoparticles | |
CN108722486A (en) | A kind of preparation method of narrowband carbonitride modification ferrous metals organic backbone composite photo-catalyst | |
RU2601484C1 (en) | Method of producing fine carbides of transition metals | |
EP3816133A1 (en) | Method for preparing alumina-based solid solution ceramic powder by using aluminum oxygen combustion synthesis water mist process | |
CN108500282B (en) | Preparation method of carbon-supported metal tungsten nanoparticles | |
CN112062106B (en) | Preparation method of tungsten nitride nanorod | |
CN104163451B (en) | Method for producing nano tin-base material | |
CN101462701B (en) | Method for preparing titanium nitride ceramic powder | |
CN103979566B (en) | A kind of vanadium diboride raw powder's production technology | |
KR101330364B1 (en) | The method for synthesis of carbon nanotube pellet for polymer composites | |
CN103663508B (en) | The method of low specific surface area flame retardant of magnesium hydroxide is prepared with micro passage reaction | |
KR20210032514A (en) | Method for producing catalyst for ammoxidation and method for producing acrylonitrile | |
KR100959931B1 (en) | Method of forming titanium nitride powders | |
US20150232336A1 (en) | Method for producing bn-based nanoparticles and products therefrom | |
CN110857222A (en) | Preparation method of vanadium trioxide powder | |
CN1569617A (en) | Detonation method for synthesizing oxide powder | |
JP6668669B2 (en) | Nano silver particle production method and nano silver particles | |
CN112479711A (en) | Preparation method of zirconium carbide/hafnium carbide nano composite particles |