RU2661298C2 - Method for obtaining of a tungsten carbide powder - Google Patents

Method for obtaining of a tungsten carbide powder Download PDF

Info

Publication number
RU2661298C2
RU2661298C2 RU2016121376A RU2016121376A RU2661298C2 RU 2661298 C2 RU2661298 C2 RU 2661298C2 RU 2016121376 A RU2016121376 A RU 2016121376A RU 2016121376 A RU2016121376 A RU 2016121376A RU 2661298 C2 RU2661298 C2 RU 2661298C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tungsten carbide
tungsten
mol
carbide powder
tungstate
Prior art date
Application number
RU2016121376A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016121376A3 (en
RU2016121376A (en
Inventor
Хасби Билялович Кушхов
Марьяна Хажмусовна Маржохова
Марина Нургалиевна Адамокова
Владимир Шамилович Хажуев
Адальби Билелович Тлеужев
Николай Муазинович Курманов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КАТАЛИЗАТОРЫ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КАТАЛИЗАТОРЫ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КАТАЛИЗАТОРЫ"
Priority to RU2016121376A priority Critical patent/RU2661298C2/en
Publication of RU2016121376A publication Critical patent/RU2016121376A/en
Publication of RU2016121376A3 publication Critical patent/RU2016121376A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661298C2 publication Critical patent/RU2661298C2/en

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
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/949—Tungsten or molybdenum carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
    • C25C5/04—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from melts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the electrochemical preparation of a pure tungsten carbide powder having a developed surface and electrocatalytic properties. Electrolysis of a melt containing 35.0-45.0 mol% of lithium tungstate, 15.0-20.0 mol% of sodium carbonate and the remainder of sodium tungstate are conducted in open baths in galvanostatic mode at a cathode current density of 2.5-7.5 A/cm2.
EFFECT: stable electrolyte powder is obtained.
1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений вольфрама и может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью, электрокаталитическими свойствами.The invention relates to the electrochemical synthesis of tungsten compounds and can be used to obtain pure tungsten carbide powder having a developed surface, electrocatalytic properties.

Изобретение может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама. Способ позволяет повысить устойчивость электролита и понизить стоимость исходного сырья.The invention can be used to obtain pure tungsten carbide powder. The method allows to increase the stability of the electrolyte and lower the cost of the feedstock.

Электролиз ведут при температуре 900°C, в качестве источника вольфрама используется вольфрамат лития, в качестве источника углерода используется карбонат натрия, плотность тока 2,5-7,5 А/см2.The electrolysis is carried out at a temperature of 900 ° C, lithium tungstate is used as a source of tungsten, sodium carbonate is used as a carbon source, current density 2.5-7.5 A / cm 2 .

Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений вольфрама и может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью, электрокаталитическими свойствами. Карбид вольфрама применяется в качестве катализатора взамен платины в процессах органического синтеза, электрокаталитических процессах (электроокисление, электровосстановление водорода) в топливных элементах.The invention relates to the electrochemical synthesis of tungsten compounds and can be used to obtain pure tungsten carbide powder having a developed surface, electrocatalytic properties. Tungsten carbide is used as a catalyst instead of platinum in organic synthesis processes, electrocatalytic processes (electrooxidation, electroreduction of hydrogen) in fuel cells.

Известны способы получения карбида вольфрама электрохимическим синтезом из расплавленных электролитов [1-3].Known methods for producing tungsten carbide by electrochemical synthesis from molten electrolytes [1-3].

Наиболее близким является способ получения [3].The closest is the method of obtaining [3].

Задачей, поставленной авторами изобретения, является повышение устойчивости электролита и понижение стоимости исходного сырья.The task posed by the inventors is to increase the stability of the electrolyte and lower the cost of the feedstock.

Задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

Используется расплав для электрохимического синтеза карбида вольфрама, содержащий вольфрамат лития, карбонат натрия и вольфрамат натрия при следующем соотношении компонентов, мол. %:A melt is used for the electrochemical synthesis of tungsten carbide containing lithium tungstate, sodium carbonate and sodium tungstate in the following ratio of components, mol. %:

Вольфрамат литияLithium tungstate 35,0-45,035.0-45.0 Карбонат натрияSodium carbonate 15,0-20,015.0-20.0 Вольфрамат натрияSodium Tungstate остальноеrest

Для осуществления электрохимического синтеза необходимо, чтобы потенциалы электровыделения углерода и вольфрама были равны или близки. Поэтому используется расплав, значения напряжения разложения карбоната натрия и вольфрамата лития близки и происходит совместное электроосаждение углерода и вольфрама с образованием WC. Растворитель Na2WO4 выбран на том основании, что система Li2WO4-Na2WO4 является самой низкотемпературной оксидной системой для выделения металлического вольфрама на электроотрицательные подложки (никель).For the implementation of electrochemical synthesis, it is necessary that the potentials of electrowinning carbon and tungsten are equal or close. Therefore, a melt is used, the decomposition voltage values of sodium carbonate and lithium tungstate are close, and carbon and tungsten are electrodeposited together to form WC. The Na 2 WO 4 solvent was selected on the grounds that the Li 2 WO 4 -Na 2 WO 4 system is the lowest temperature oxide system for separating tungsten metal onto electronegative substrates (nickel).

Карбонат натрия является более устойчивым и наиболее дешевым из всех карбонатов щелочных металлов, и его наличие в электролите синтеза позволяет повысить устойчивость электролита и понизить стоимость исходного сырья.Sodium carbonate is the more stable and the cheapest of all alkali metal carbonates, and its presence in the synthesis electrolyte can increase the stability of the electrolyte and lower the cost of the feedstock.

Электролит готовят расплавлением в электропечи смеси вольфраматов натрия и лития в графитовом тигле. При достижении 700°C в расплав добавляют карбонат натрия. По достижении рабочей температуры в расплав погружают электроды. Электролиз осуществляют в открытых ваннах в гальваностатическом режиме при плотности катодного тока 2,5-7,5 А/см2, температуре 900°C с графитовым анодом и при использовании в качестве катода никелевого стержня. Выход по току 85-90%.The electrolyte is prepared by melting in an electric furnace a mixture of sodium and lithium tungstates in a graphite crucible. Upon reaching 700 ° C, sodium carbonate is added to the melt. Upon reaching the operating temperature, the electrodes are immersed in the melt. The electrolysis is carried out in open baths in the galvanostatic mode at a cathode current density of 2.5-7.5 A / cm 2 , a temperature of 900 ° C with a graphite anode, and when a nickel rod is used as a cathode. The current output is 85-90%.

Порошки карбида вольфрама получаются при плотности тока 2,5-7,5 А/см2. При концентрации карбоната натрия меньше 15 мол. % получаются карбид вольфрама, содержащий полукарбид вольфрама (W2C) и металлический вольфрам. Если концентрация карбоната натрия более 20 мол. %, то в процессе электролиза наряду с карбидом получается свободный углерод.Tungsten carbide powders are obtained at a current density of 2.5-7.5 A / cm 2 . When the concentration of sodium carbonate is less than 15 mol. % obtained tungsten carbide containing tungsten semi-carbide (W 2 C) and tungsten metal. If the concentration of sodium carbonate is more than 20 mol. %, then in the process of electrolysis, along with carbide, free carbon is obtained.

Реакции, протекающие при электрохимическом синтезе, описываются следующими уравнениями:The reactions occurring during electrochemical synthesis are described by the following equations:

на катоде:at the cathode:

Figure 00000001
Figure 00000001

процесс электрохимического восстановления анионов WO4 2-,the process of electrochemical reduction of WO 4 2- anions,

катионизированных ионами Li+, можно описать общей схемой:cationized by Li + ions can be described by the general scheme:

Figure 00000002
Figure 00000002

на аноде:on the anode:

2CO3 2--4е-=2CO2+O2 2CO 3 2- -4е - = 2CO 2 + O 2

Образование карбидов вольфрама происходит за счет атомарного взаимодействия вольфрама и углерода на катоде по реакции:The formation of tungsten carbides occurs due to the atomic interaction of tungsten and carbon at the cathode by the reaction:

xW+С=WxCxW + C = W x C

Пример 1. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na2WO4 50,0; Li2WO4 35,0; Na2CO3 15. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 2,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.Example 1. The process of obtaining a fine powder of tungsten carbide is carried out in an electrolyte containing, mol. %: Na 2 WO 4 50.0; Li 2 WO 4 35.0; Na 2 CO 3 15. Temperature 900 ° C. The cathode is a nickel rod with a diameter of 0.4 cm. The anode is MPG-7 grade graphite. The current density of 2.5 A / cm 2 . The duration of electrolysis is 40 minutes, after which a carbide-salt pear is removed from the melt. After completely cooling to room temperature, the carbide-salt pear is washed with distilled water and a solution of 1N NH 4 OH. Then the tungsten carbide powder is dried in an oven at a temperature of 150 ° C. According to x-ray phase analysis, the cathode deposit consists of WC tungsten carbide. The current output is 85-90%.

Пример 2. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na2WO4 42,5; Li2WO4 40,0; Na2CO3 17,5. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 4,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 30 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4 ОН. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.Example 2. The process of obtaining a fine powder of tungsten carbide is carried out in an electrolyte containing, mol. %: Na 2 WO 4 42.5; Li 2 WO 4 40.0; Na 2 CO 3 17.5. Temperature 900 ° C. The cathode is a nickel rod with a diameter of 0.4 cm. The anode is MPG-7 grade graphite. The current density of 4.5 A / cm 2 . The duration of electrolysis is 30 minutes, after which a carbide-salt pear is removed from the melt. After completely cooling to room temperature, the carbide-salt pear is washed with distilled water and a solution of 1N NH 4 OH. Then the tungsten carbide powder is dried in an oven at a temperature of 150 ° C. According to x-ray phase analysis, the cathode deposit consists of WC tungsten carbide. The current output is 85-90%.

Пример 3. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na2WO4 35,0; Li2WO4 45,0; Na2CO3 20. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 7,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 20 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.Example 3. The process of obtaining a fine powder of tungsten carbide is carried out in an electrolyte containing, mol. %: Na 2 WO 4 35.0; Li 2 WO 4 45.0; Na 2 CO 3 20. Temperature 900 ° C. The cathode is a nickel rod with a diameter of 0.4 cm. The anode is MPG-7 grade graphite. The current density of 7.5 A / cm 2 . The duration of electrolysis is 20 minutes, after which a carbide-salt pear is removed from the melt. After completely cooling to room temperature, the carbide-salt pear is washed with distilled water and a solution of 1N NH 4 OH. Then the tungsten carbide powder is dried in an oven at a temperature of 150 ° C. According to x-ray phase analysis, the cathode deposit consists of WC tungsten carbide. The current output is 85-90%.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения порошка из более устойчивого электролита и понижении стоимости исходного сырья.The technical result of the invention lies in the possibility of obtaining powder from a more stable electrolyte and lowering the cost of the feedstock.

ЛитератураLiterature

1. Pat. 3589987 USA, jC3 B01k 1/00. Method of Electrolytic Preparation of Tungsten Carbide / I. Gomes, D. Barker. – Publ. 29.06.71.1. Pat. 3589987 USA, jC 3 B01k 1/00. Method of Electrolytic Preparation of Tungsten Carbide / I. Gomes, D. Barker. - Publ. 06/29/71.

2. Pat. 4430170 USA, МКИ4 C25D 3/66. Electrodeposition of Refractory Metal Carbides K.H. Stem. - Publ. 07.02.84.2. Pat. 4430170 USA, MKI 4 C25D 3/66. Electrodeposition of Refractory Metal Carbides KH Stem. - Publ. 02/07/84.

3. Патент РФ 2372421. Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама. Дата публикации 10.11.2009 г.3. RF patent 2372421. A method for producing nanodispersed tungsten carbide powder. Date of publication 10.11.2009

Claims (2)

Способ получения порошка карбида вольфрама, включающий электролиз расплава, содержащего вольфрамат натрия, вольфрамат лития и карбонат металла, отличающийся тем, что в качестве карбоната металла используют карбонат натрия, причем электролиз расплава ведут при плотности тока 2,5-7,5 А/см2 и следующем соотношении компонентов в расплаве, мол. %:A method of producing a tungsten carbide powder, comprising electrolysis of a melt containing sodium tungstate, lithium tungstate and metal carbonate, characterized in that sodium carbonate is used as the metal carbonate, the melt being electrolyzed at a current density of 2.5-7.5 A / cm 2 and the following ratio of components in the melt, mol. %: Вольфрамат литияLithium tungstate 35,0-45,035.0-45.0 Карбонат натрияSodium carbonate 15,0-20,015.0-20.0 Вольфрамат натрияSodium Tungstate остальноеrest
RU2016121376A 2016-05-30 2016-05-30 Method for obtaining of a tungsten carbide powder RU2661298C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121376A RU2661298C2 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Method for obtaining of a tungsten carbide powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121376A RU2661298C2 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Method for obtaining of a tungsten carbide powder

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016121376A RU2016121376A (en) 2017-12-05
RU2016121376A3 RU2016121376A3 (en) 2018-03-26
RU2661298C2 true RU2661298C2 (en) 2018-07-13

Family

ID=60580971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121376A RU2661298C2 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Method for obtaining of a tungsten carbide powder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661298C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811043C1 (en) * 2023-03-16 2024-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method for producing tungsten carbide powder

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114875422A (en) * 2022-03-31 2022-08-09 湖北绿钨资源循环有限公司 Method for efficiently and environmentally preparing tungsten carbide powder through molten salt electrolysis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3589987A (en) * 1969-05-06 1971-06-29 Us Interior Method for the electrolytic preparation of tungsten carbide
RU2372420C1 (en) * 2008-08-04 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing nanodispersed hard-alloy compositions based on double tungsten carbide and cobalt
RU2372421C1 (en) * 2008-07-21 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing nanodispersed powder of tungsten carbide

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3589987A (en) * 1969-05-06 1971-06-29 Us Interior Method for the electrolytic preparation of tungsten carbide
RU2372421C1 (en) * 2008-07-21 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing nanodispersed powder of tungsten carbide
RU2372420C1 (en) * 2008-08-04 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing nanodispersed hard-alloy compositions based on double tungsten carbide and cobalt

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811043C1 (en) * 2023-03-16 2024-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method for producing tungsten carbide powder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016121376A3 (en) 2018-03-26
RU2016121376A (en) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI479051B (en) Primary production of elements
EP2757179B1 (en) Chlorine-generating positive electrode
EP2870277A1 (en) Apparatus and method of producing metal in a nasicon electrolytic cell
RU2661298C2 (en) Method for obtaining of a tungsten carbide powder
US2848397A (en) Electrolytic production of metallic titanium
Vargas et al. Controlled nucleation and growth in chromium electroplating from molten LiCl-KCl
RU2372421C1 (en) Method of producing nanodispersed powder of tungsten carbide
RU2423557C2 (en) Procedure for production of high and nano dispersed powder of metals or alloys
Suri et al. Molybdenum carbide by electrolysis of sodium molybdate
Laurinavichyute et al. Electrodeposition of Fe x Se y films from acidic solutions
Chen et al. An excellent anode renders protic ionic liquids sustainable in metal electrodeposition
EP2769004A1 (en) Method of electrolytic deposition of arsenic from industrial electrolytes including waste electrolytes used in electrorefining of copper after prior decopperisation of electrolyte
RU2420613C1 (en) Procedure for production of elctrolytic powders of metals
RU2458189C1 (en) Electrolyte to apply coatings on electroconductive and non-electroconductive materials
CN105220182A (en) A kind of method preparing porous titanium valve
US2904477A (en) Electrolytic method for production of refractory metal
RU2811043C1 (en) Method for producing tungsten carbide powder
RU2428370C2 (en) Method for production of carbon nanotubes
Malyshev et al. High-temperature electrometallurgical synthesis of tungsten and molybdenum carbides
Kovrov et al. Anodic behavior of the NiO-Fe 2 O 3-Cr 2 O 3-Cu composite during the low-temperature electrolysis of aluminum
JP6444058B2 (en) Recovery method of dysprosium by molten salt electrolysis using lithium halide
RU2478142C1 (en) Method for obtaining compositions of tungsten carbide with platinum
AU2004217809A1 (en) Method for copper electrowinning in hydrochloric solution
US3326644A (en) Electrowinning copper and product thereof
CN109082686B (en) Rod-shaped titanium powder and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190531