RU2674526C1 - Способ получения порошка карбида хрома - Google Patents
Способ получения порошка карбида хрома Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674526C1 RU2674526C1 RU2017135813A RU2017135813A RU2674526C1 RU 2674526 C1 RU2674526 C1 RU 2674526C1 RU 2017135813 A RU2017135813 A RU 2017135813A RU 2017135813 A RU2017135813 A RU 2017135813A RU 2674526 C1 RU2674526 C1 RU 2674526C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- aqueous solution
- microwave radiation
- tablets
- oxide
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- GVEHJMMRQRRJPM-UHFFFAOYSA-N chromium(2+);methanidylidynechromium Chemical compound [Cr+2].[Cr]#[C-].[Cr]#[C-] GVEHJMMRQRRJPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910021556 Chromium(III) chloride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011636 chromium(III) chloride Substances 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K chromium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Cr+3] VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 4
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008043 acidic salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H chromium(III) sulfate Chemical compound [Cr+3].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/30—Obtaining chromium, molybdenum or tungsten
- C22B34/32—Obtaining chromium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению нанодисперсного порошка карбида хрома. Проводят восстановительную обработку оксидного соединения хрома микроволновым излучением в атмосфере аргона. В водный раствор неорганической соли хрома, выбранной из группы, включающей Cr(NO)⋅9HO, Cr(SO)⋅6НО и CrCl, вводят сажу в рассчитанном на оксид хрома количестве CrO÷С=1:4,33 и проводят обработку полученного раствора водным раствором неорганической щелочи при рН=7,5-12,0 с получением осадка из наночастиц гидроксида хрома на поверхности частиц сажи, который высушивают и прессуют в виде таблеток. Полученные таблетки обрабатывают микроволновым излучением с частотой 2450-3000 МГц и мощностью 700-900 Вт при скорости подачи аргона 5-6 л/час в три стадии. Обеспечивается получени однофазного нанодисперсного порошка. 4 ил., 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения ультра- и нанодисперсных порошков карбида хрома, который является наиболее перспективным для работы в окислительной среде и его широко используют в качестве основы сплавов для изготовления специальных инструментов с высокой химической стойкостью в износостойких покрытиях, противостоящих интенсивному абразивному износу при повышенных температурах (до 800°С), например для изготовления узлов трения насосов, фильтров, сопел для подачи агрессивных жидкостей и газов.
Известен способ получения карбида хрома путем восстановления водного раствора хромового ангидрида водным раствором органического соединения (например, сахароза, крахмал, поливиниловый спирт), растворимого в хромовой кислоте, которые перед обработкой в вакуумной печи подвергают термообработке для дегидратации оксида хрома и деструктуризации органического соединения при температурах 200-900°С до постоянного веса. Далее полупродукт брикетируется и проходит термообработку в вакууме при температурах 1200-1500°С. (Патент RU 2261931, МПК C22B 34/32, 2004 г.).
Недостатками известного способа являются термообработка в две стадии и невозможность получения конечного продукта в предлагаемых условиях с размером частиц в нанодиапазоне.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения карбида хрома/ванадия, включающий получение смеси оксида хрома/оксида ванадия и источника углерода, в частности сажи путем помола в планетарной мельнице в среде этилового спирта или ацетона с последующей сушкой в печи при температуре 100-200оС в течение 1-3 часов, прессование и микроволновую термообработку при температурах в диапазоне 700-1000°С в защитной среде аргона (Патент СN 102674844; МПК B82Y 40/00, C04B 35/56; C04B35/626; 2012 г.).
Недостатками известного способа являются: во-первых, получение не чистого карбида хрома, а смеси карбидов хрома и ванадия; во-вторых, при использовании стадии помола, всегда в шихте происходит намол примесей от шаров и барабанов, что снижает чистоту конечного продукта.
Перед авторами стояла задача разработать способ получения карбида хрома, обеспечивающий получение однофазного конечного продукта с размером частиц в наноразмерном диапазоне.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения нанодисперсного порошка карбида хрома, включающем восстановительную обработку оксидного соединения хрома микроволновым излучением в атмосфере аргона, в котором в водный раствор неорганической соли хрома, выбранной из группы, включающей Cr(NO3)3⋅9H2O, Cr(SO4)⋅6H2O и CrCl3, вводят сажу в рассчитанном на оксид хрома количестве Cr2O3÷С=1:4,33 и проводят обработку полученного раствора водным раствором неорганической щелочи при рН=7.5-12.0 с получением осадка из наночастиц гидроксида хрома на поверхности частиц сажи, который высушивают и прессуют в виде таблеток, полученные таблетки обрабатывают микроволновым излучением с частотой 2450-3000 МГц и мощностью 700-900 Вт при скорости подачи аргона 5-6 л/час в три стадии, причем со скоростью нагрева 15°/мин до 500°С на первой стадии; со скоростью нагрева 10°/мин до 700°С на второй стадии и со скоростью нагрева 5°/мин до 1200°С на третьей стадии и выдержкой при этой температуре в течение 120 минут.
В настоящее время по данным научно-технической литературы не известен способ получения нанопорошка карбида хрома с получением в качестве промежуточного полупродукта - наночастиц гидроксида хрома на поверхности частиц сажи путем жидкофазного осаждения из водных растворов кислых солей хрома и с последующей термообработкой в электромагнитном поле при соблюдении предлагаемых параметров проведения процесса.
В ходе исследований, проводимых авторами, предлагаемого технического решения, во время получения промежуточного продукта - прекурсора, состоящего из осадка гидроксида хрома, полученного путем осаждения на углеродном носителе из кислых растворов солей хрома (Cr2(SO4)3⋅6H2O, Cr(NO3)3⋅9H2O, CrCl3) водными растворами щелочей (NH4OH, NaOH и KOH) при рН в диапазоне от 7,5 до 12 было установлено, что хром полностью выпадает в осадок для солей Cr(NO3)3⋅9H2O и Cr2(SO4)3⋅6Н2О в диапазоне рН 7,5-9 и для соли CrCl3 при рН более 8 (Фиг. 1). При помощи ренгенофазового анализа было установлено, что при осаждении солей Cr2(SO4)3⋅6Н2О и CrCl3 при комнатной температуре оксид хрома выпадает в виде рентгеноаморфного осадка, а из соли азотнокислого хрома - в виде кристаллического гидроксида хрома состава Cr(ОН)3⋅3Н2О гексагональной модификации (R-3C) (Фиг. 2а). Все полученные порошкообразные прекурсоры, как установлено при помощи SEM, представляли собой тесную механическую смесь шарообразных частиц сорбента (сажи) размером ~200 нм и на его поверхности хлопьевидных наночастиц гидроксида хрома, величина которых варьировалась от 6 до 20 нм. Морфология частиц приведена на Фиг. 3а. Удельная площадь поверхности и микропористость прекурсоров значительно менялась по величине от 50 до 180 м2/г и от 7 до 50 м2/г, соответственно, в зависимости от качества исходной соли, рН среды и температуры сушки (Таблица 1). Предлагаемый способ проводят в диапазоне рН 7,5-12. Установлено, что при рН ниже 7,5 не весь хром выпадает в осадок.
Термообработку в электромагнитном поле проводят на частоте 2450-3000 МГц и мощности 700-900 Вт. Во время трех основных стадий термолиза, восстановления и карбидицации были зафиксированы следующие промежуточные соединения. На стадии термолиза при температурах 100-300°С протекает процесс дегидратации гидроксида хрома Cr(ОН)3⋅3Н2О, который сопровождается удалением свободной и гидратированной влаги с началом формирования оксида хрома. Кристаллический оксид хрома Cr2O3 ромбоэдрической модификации (R-3с) был получен при температуре 400°С и сохранялся вплоть до 1100°С (Фиг. 2b). Только при 1100°С и выдержке 30 минут было зафиксировано начало формирования карбида хрома Cr3C2 орторомбической модификации (Pnma) (Фиг. 2с). Повышение температуры выше 1100°С приводит к получению промежуточного продукта, содержащего значительное количество низшего карбида Cr7C3 и свободного углерода (Фиг. 2d). Такое явление разуглероживания при высоких температурах связано с тем, что при увеличении температуры одновременно со скоростью образования карбида возрастает скорость графитизации сажи, в результате чего упругость паров ацетиленовой сажи при данной температуре становится ниже равновесной, соответствующей расчетному содержанию связанного в Cr3C2 углерода. Происходит частичное разуглероживание и превращение части Cr3C2 в карбид Cr7C3 с более низким содержанием углерода. Конечный однофазный продукт карбида хрома Cr3C2 удалось синтезировать при температуре 1200°С и выдержке в течение двух часов в токе защитной среды (Фиг. 2е). Морфология частиц конечного продукта приведена на электронной микрофотографии Фиг. 3b. Измерения удельной площади поверхности нанодисперсного порошка показали, что величина может варьироваться в диапазоне от 5 до 15 м2/г в зависимости от качества исходной соли (Табл. 1).
При помощи планометрической оценки по фотографиям РЭМ, на основе замеров около 1000 частиц, было установлено, что нанодисперсный порошок карбида хрома состоял из частиц со средним размером 345 нм, распределение которых приведено на (Фиг. 4).
Использование микроволнового излучения в процессе термообработки в определенных температурных интервалах в три стадии для получения нанопорошка карбида хрома Cr3C2 позволяет блокировать рост зерна, избегать оплавления и спекания частиц, и получать однофазный конечный продукт в виде порошка с частицами в нанодисперсном состоянии.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать нанодисперсные порошки карбида хрома со средним размером частиц 250-350 нм, с удельной площадью поверхности от 5 до 15 м2/г м2/г, которые могут широко применяться в получении твердых сплавов, режущего инструмента и износостойких покрытий.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Берут водный раствор кислой неорганической соли хрома, выбранной из группы, включающей Cr(NO3)3⋅9H2O, Cr(SO4)⋅6H2O и CrCl3, в который до стадии осаждения вводят рассчитанное количество углерода в виде ацетиленовой сажи в соотношении Cr2O3÷С=1÷4,33 (в пересчете на оксид). Обработку кислой соли хрома проводят водным раствором неорганической щелочи до рН 7,5-12 при помощи делительной воронки при постоянном перемешивании. Полученный осадок промывают, фильтруют и сушат в сушильном шкафу при Т=100°С. Далее полученный продукт подвергают термообработке в микроволновой муфельной печи "СВЧ-лаборант" фирмы ООО "НПО "Урал-Гефест" в токе инертной среды (Ar) со скоростью подачи 5-6 л/час. Синтез конечного продукта выполняют в три стадии: со скоростью нагрева 15°С/мин до 500°С, со скоростью нагрева 10°С/мин до 700°С и со скоростью нагрева 5°С/мин до 1200°C с выдержкой при этой температуре в течение 120 минут. Перед проведением термообработки высушенный порошок прессуют в таблетки (∅ 10 мм, h=10 мм), помещают в кварцевый тигель, закрывают кварцевой крышкой и устанавливают в рабочую часть муфеля микроволновой печи. Конечный продукт аттестуют.
Пример 1.
Берут 300 мл водного раствора нитрата хрома (Cr(NO3)3⋅9Н2О) с содержанием хрома 15 г/л. Далее в него вводят сажу, рассчитанную на оксид хрома, в соотношении Cr2O3÷С=1÷4,33 в количестве 2,16 г. Раствор гидроксида аммония (NH4OH, 25%) вводят при помощи делительной воронки до рН 7,5 при постоянном перемешивании. В результате получают осадок, который промывают методом декантации до нейтральной среды, фильтруют и сушат в сушильном шкафу при температуре 100°С в течение 1 ч. Полученный промежуточный продукт, Cr(ОН)3||2,16С, представляет собой дисперсный хлопьевидный осадок из наночастиц гидроксида хрома размером от 6 до 20 нм на поверхности шарообразных частиц сорбента (сажи) размером ~200 нм.
Полученный сухой порошок прекурсора прессуют в виде таблетки ∅ 10 мм и помещают в кварцевый тигель, который в свою очередь помещают в муфель микроволновой печи. Далее проводят термообработку в токе аргона со скоростью 5 л/ч. Нагрев выполняют со скоростью 15°С/мин до 500°С, 10°С/мин до 700°С и 5°С/мин до 1200°C с выдержкой на конечной стадии до 120 минут. В результате получают ~ 5,0 г. продукта - нанодисперсного порошка карбида хрома орторомбической модификации со средним размером частиц 345 нм и площадью удельной поверхности 6,8 м2/г.
Пример 2.
Берут 250 мл водного раствора сульфата хрома (Cr2(SO4)3⋅6H2O) с содержанием хрома 12 г/л. Далее в него вводят сажу, рассчитанную на оксид хрома, в соотношении Cr2O3÷С=1÷4,33 в количестве 1,3 г. Раствор гидроксида натрия (NaOH, 10%) вводят при помощи делительной воронки до рН 9 при постоянном перемешивании. В результате получают осадок, который промывают методом декантации до нейтральной среды, фильтруют и сушат в сушильном шкафу при температуре 110°С в течение 1 ч. Полученный промежуточный продукт, Cr(ОН)3||2,16С, представляет собой дисперсный хлопьевидный осадок из наночастиц гидроксида хрома размером от 6 до 20 нм на поверхности шарообразных частиц сорбента (сажи) размером ~200 нм.
Полученный сухой порошок прекурсора прессуют в виде таблетки ∅ 10 мм и помещают в кварцевый тигель, который в свою очередь помещают в муфель микроволновой печи. Далее проводят термообработку в токе аргона со скоростью 6 л/ч. Нагрев выполняют со скоростью 15°С/мин до 500°С, 10°С/мин до 700°С и 5°С/мин до 1200°C с выдержкой на конечной стадии до 120 минут. В результате получают ~ 3,0 г. продукта - нанодисперсного порошка карбида хрома орторомбической модификации со средним размером частиц 303 нм и площадью удельной поверхности 11,9 м2/г.
Пример 3.
Берут 500 мл водного раствора хлорида хрома (CrCl3) с содержанием хрома 10,5 г/л. Далее в него вводят сажу, рассчитанную на оксид хрома, в соотношении Cr2O3÷С=1÷4,33 в количестве 2,6 г. Раствор гидроксида аммония (NH4OH, 12,5%) вводят при помощи делительной воронки до рН 12 при постоянном перемешивании. В результате получают осадок, который промывают методом декантации до нейтральной среды, фильтруют и сушат в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 1 ч. Полученный промежуточный продукт, Cr(ОН)3||2,16С, представляет собой дисперсный хлопьевидный осадок из наночастиц гидроксида хрома размером от 6 до 20 нм на поверхности шарообразных частиц сорбента (сажи) размером ~200 нм.
Полученный сухой порошок прекурсора прессуют в виде таблетки ∅ 10 мм и помещают в кварцевый тигель, который в свою очередь помещают в муфель микроволновой печи. Далее проводят термообработку в токе аргона со скоростью 6 л/ч. Нагрев выполняют со скоростью 15°С/мин до 500°С, 10°С/мин до 700°С и 5°С/мин до 1200°C с выдержкой на конечной стадии до 120 минут. В результате получают ~ 6,0 г. продукта - нанодисперсного порошка карбида хрома орторомбической модификации со средним размером частиц 285 нм и площадью удельной поверхности 11,5 м2/г.
Таким образом, используя в способе получения карбида хрома Cr3C2 сочетание двух процессов - жидкофазное осаждение на углеродном носителе и обжиг в микроволновом поле, авторам удалось получить порошок однофазного карбида хрома в нанодисперсном состоянии (средний размер частиц в диапазоне 250-350 нм) с высокоразвитой поверхностной активностью.
Таблица 1. Удельная площадь поверхности и микропористость прекурсоров и конечного продуктов.
| Соединение | Исходная соль | рН | Площадь удельной поверхности, м2/г. | Микропористость (м2/г.) |
| Cr(OH)3||2.16 С | Cr(NO3)3×9Н2О | 8 | 47.35 | 7.21 |
| Cr(OH)3||2.16 С | Cr2(SO4)3×6Н2О | 8 | 64.54 | 4.50 |
| Cr(OH)3||2.16 С | CrCl3 | 7.5 | 70.68 | 32.67 |
| Cr(OH)3||2.16 С | Cr2(SO4)3×6Н2О | 10 | 181.13 | 48.02 |
| Cr(OH)3||2.16 С | CrCl3 | 10 | 135.97 | 22.36 |
| Cr3C2 | Cr(NO3)3×9Н2О | 8 | 5.50 | 0.60 |
Claims (1)
- Способ получения нанодисперсного порошка карбида хрома, включающий восстановительную обработку оксидного соединения хрома микроволновым излучением в атмосфере аргона, отличающийся тем, что в водный раствор неорганической соли хрома, выбранной из группы, включающей Cr(NO3)3⋅9H2O, Cr(SO4)⋅6Н2О и CrCl3, вводят сажу в рассчитанном на оксид хрома количестве Cr2O3÷С=1:4,33 и проводят обработку полученного раствора водным раствором неорганической щелочи при рН=7.5-12.0 с получением осадка из наночастиц гидроксида хрома на поверхности частиц сажи, который высушивают и прессуют в виде таблеток, полученные таблетки обрабатывают микроволновым излучением с частотой 2450-3000 МГц и мощностью 700-900 Вт при скорости подачи аргона 5-6 л/час в три стадии, причем со скоростью нагрева 15°/мин до 500°С на первой стадии, со скоростью нагрева 10°/мин до 700°С на второй стадии и со скоростью нагрева 5°/мин до 1200°С на третьей стадии и выдержкой при этой температуре в течение 120 минут.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135813A RU2674526C1 (ru) | 2017-10-09 | 2017-10-09 | Способ получения порошка карбида хрома |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135813A RU2674526C1 (ru) | 2017-10-09 | 2017-10-09 | Способ получения порошка карбида хрома |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674526C1 true RU2674526C1 (ru) | 2018-12-11 |
Family
ID=64753307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017135813A RU2674526C1 (ru) | 2017-10-09 | 2017-10-09 | Способ получения порошка карбида хрома |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674526C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2261931C1 (ru) * | 2004-05-05 | 2005-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Спецферросплав" | Способ получения металлического хрома и его карбидов |
| RU2298526C2 (ru) * | 2005-02-14 | 2007-05-10 | Государственное учреждение "Институт химии твердого тела" Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения карбида хрома |
| CN102674844A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-09-19 | 河南工业大学 | 微波法还原合成纳米碳化钒/铬复合粉末的制备方法 |
| RU2543902C2 (ru) * | 2013-04-23 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ получения карбида хрома |
| RU2558601C1 (ru) * | 2014-03-17 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА ХРОМА Cr3C2 |
-
2017
- 2017-10-09 RU RU2017135813A patent/RU2674526C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2261931C1 (ru) * | 2004-05-05 | 2005-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Спецферросплав" | Способ получения металлического хрома и его карбидов |
| RU2298526C2 (ru) * | 2005-02-14 | 2007-05-10 | Государственное учреждение "Институт химии твердого тела" Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения карбида хрома |
| CN102674844A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-09-19 | 河南工业大学 | 微波法还原合成纳米碳化钒/铬复合粉末的制备方法 |
| RU2543902C2 (ru) * | 2013-04-23 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ получения карбида хрома |
| RU2558601C1 (ru) * | 2014-03-17 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА ХРОМА Cr3C2 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101830463B (zh) | 一种纳米碳化铬粉末的制备方法 | |
| Bonache et al. | Synthesis and processing of nanocrystalline tungsten carbide: Towards cemented carbides with optimal mechanical properties | |
| El-Amir et al. | Nano-alumina powders/ceramics derived from aluminum foil waste at low temperature for various industrial applications | |
| Pati et al. | Synthesis of nanocrystalline α‐alumina powder using triethanolamine | |
| JP5424215B2 (ja) | 金属炭化物微粒子の製造方法 | |
| Urek et al. | The hydrothermal synthesis of BaTiO3 fine particles from hydroxide–Alkoxide precursors | |
| Chen et al. | Preparation of nano α-alumina powder and wear resistance of nanoparticles reinforced composite coating | |
| CN102603007B (zh) | 氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法 | |
| Xie et al. | Preparation of nano-sized titanium carbide particles via a vacuum carbothermal reduction approach coupled with purification under hydrogen/argon mixed gas | |
| Behera et al. | Effect of citrate to nitrate ratio on the sol-gel synthesis of nanosized α-Al2O3 powder | |
| Singla et al. | Structural and thermal properties of in-situ reduced WO3 to W powder | |
| Billik et al. | Mechanochemical-molten salt synthesis of α-Al2O3 platelets | |
| Selvakumar et al. | Effect of sintering temperature on structural and optical properties of indium (III) oxide nanoparticles prepared with Triton X-100 by hydrothermal method | |
| KR102607076B1 (ko) | 텅스텐 탄화물 입자의 제조방법 및 이로부터 제조된 텅스텐 탄화물 입자 | |
| EP3553028A1 (en) | Zinc oxide powder for preparing zinc oxide sintered body with high strength and low thermal conductivity | |
| Susanti et al. | Comparison of the morphology and structure of WO 3 nanomaterials synthesized by a sol-gel method followed by calcination or hydrothermal treatment | |
| RU2674526C1 (ru) | Способ получения порошка карбида хрома | |
| Nikolaenko et al. | Synthesis of ultrafine powder (W, Ti) C by microwave heating in a stream of argon | |
| Rezende et al. | Influence of drying on the characteristics of zinc oxide nanoparticles | |
| Ye et al. | Synthesis of VC nanopowders by thermal processing of precursor with CaF2 addition | |
| Nikolaenko et al. | Synthesis of ultrafine powder of vanadium carbide V8C7 by microwave heating | |
| CN106892663B (zh) | 一种片层状氮化物陶瓷颗粒及其制备方法 | |
| Chand et al. | Study of CuO nanoparticles synthesized by sol‐gel method | |
| CN104925810A (zh) | 一种纳米碳化铬粉体的制备方法 | |
| Sharipov et al. | Synthesis of manganese dioxide by homogeneous hydrolysis in the presence of melamine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201010 |