SU596543A1

SU596543A1 - Method of obtaining alloyed carbonaceous materials

Info

Publication number: SU596543A1
Application number: SU762431027A
Authority: SU
Inventors: Игорь Логанович Шабалин; Аскольд Рафаилович Бекетов; Владимир Викторович Пахолков
Original assignee: Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1976-12-20
Publication date: 1978-03-05

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ УГЛЕРОДИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ металлургического передела при производств ве большинства и тугоплавких металлов и предстзЕл ют собой своеобразный органоые1- ллйческ й папнадср, предельное содержание металла в котором с-гракачено обменной емкостью исходной смолы, т„е. способностью насыщатьс данным металлом. Смешение смол с углеродсодержащими компонентами и последующа термообработка приводит к образованию в матрице дисперсных частиц тугоплавких фаз за счзт пиролиза предварительно обработанных, смол. Соста и количество таких частиц регулируютс в широких пределах на стадии сорбции .путем использовани соответствующих растворов и условий проведени процесса, а также характером , составом и типом исходной ионооб менной смолы. Предлагаемым способом, например, можн получить сложные тугоплавкие фазы (смешанные карбиды, карбоннтриды, карбосульфиды и др.). Дл р да смол обменна емкость достига ет максимальных значений, близких к 10 мг экв/г, что позвол ет вводить и диспергировать в акачительйые количества тугоплавких чаз. Использование смол с eMKWJTbio ниже 1 мг.экв/г малоэффективно в CB4U5 с ограничемк мв на количество получаеглой диспь-рсии ту оплавких фаз. Поаьроиеиие плотности и физ 1ко-механичео ких характеристик композицноинодо мате риала; получаемого подобным образом, мо. жет быть достигнуто путем проведе и процесса термообработки с приложением механического давлени как в закрытой пресоч форме, так и в свободнодеформируемом соотс н:-цг , а также при повышенном давлении защ1хтного или инертного газа. Пример 1 . На ионообменной синтетической смоле КБ 2--7П сорбируют цнр копий из 2н. раствора сол ной кислоты с кокцентрацйей металла 1 г/л. После сорб™ ции лсжучают смолу с содержанием цирко ци 0,07 г/л смолы. Смесь, состо щую из 40 вес, % обработанной и высушенной иа воздухе при комнатной температ5фе смолы, ЗО вес. % чистого графитового порошка и 30 вес. % фенолформальдегидной .смолы в виде бакелитового лака (ГОСТ 901 71) , пеоемешивают в шаровой мельнице в среде этилового спирта в течение 12 ч. Затем полученную смесь сушат при 60 С на воздухе и прессуют под давлением . вОО кгс/см при температуре Прессовку обрабатывают нагревам в среде углеродсодержащего газа со скоростью около Ь град/ч до ..H охчаждают с той же скоростью до комнатной температуры . Далее провод т высокотемпературнук: обработку в графитовой пресс-форме, равномерно повыша температуру до 2600 С, а давление до 150 кгс/см , в течение 6 ч атмосфере аргона Пример 2. На ионообменной смоле В-17-7 сорбируют ниобий из 4 н. раствора сол ной кислоты с добавкой винной киолоты , имеющего концентрацию металла4 ,5 г/л. После сорбции получают смолу с содержанием ниоби О,2 г/г смолы. Смесь, состо щую из 25 вес. % обработанной смолы , 35 вес, % углеродных волокон и 40вес.% св зующего, перемешивают, прессуют под давлением 400 кгс/см и сушат при на воздухе в течение 48 ч. Далее смесь термообрабатывают в пресс-форме пОд да&лением 100 кгс/см , нагрева со скоростью I . «Ч j 50 град/ч до и 75 град/ч до 1200 С а затем ведут термообработу при 2700 С под давлением 200 кгс/см в течение 1 ч в атмосфере аргона или гели . П р и м е р 3. На ионообменной смоле АВ-17 сорбируют гафний и получают смолу с содержанием металла О,1 г/г смолы. СмесЬа состо щую из 60 .вес.% обработанной смолы и 40 вес.% св зующёго перемешивают, сушат при в течение 48 ч на воздухе и. формуют выдавливанием. Термробработ ку провод т под давлением аргона (р Затм) Е течений 14 ч. постепенно нагрева до G - U 1000 с. Далее обрабатывают по режиму, указанному в примеру 2. Размеры получаемых микрочастиц туго- щшвкой фазы - 0,5 - 5 мкм. Применевие предлагаемого способа позвол ет ИСКЛЮЧИТЬ трудоемкие и сложные в тех но шгическом оформле21ии процессы получени металлов и их соединений путем исп0льз вани вместо них полупродукта гидрометаллургических процессов. Как указано выше, наиболее целесообразно использование ионообменных органичес ких смол с обменной емкостью не мэнее 1 мгГэкв/г и повышенным собственным выходом кокса. В качестве исходных веществ дл сорбции могут быть применены растворы первичного вскрыти руд, промышленные сточные BI ды, возможно использование пекондицио ных дл гидрометаллургии, например, по зерновому составу смол. Аппаратура дл получени ионообменных смол проста по конструкции и в обслуживании; широко разработана и легко автоматизируетс , а себестоимость ионообменных смол достаточно низка , что позвол ет рассчитывать на значительное технихо-экономическое преимущество предлагаемого способа,(54) A METHOD FOR PREPARING DIFFERENT CARBON MATERIALS of the metallurgical processing in the manufacture of most and refractory metals and represents a kind of organic papadsr, the limiting content of the metal in which it is converted into the exchange capacity of the original resin, etc. ability to saturate with this metal. Mixing the resins with carbon-containing components and subsequent heat treatment leads to the formation of dispersed particles of the refractory phases in the matrix during the pyrolysis process of the previously treated resins. The content and amount of such particles are regulated over a wide range at the stage of sorption by using appropriate solutions and process conditions, as well as the nature, composition, and type of the original ion exchange resin. By the proposed method, for example, it is possible to obtain complex refractory phases (mixed carbides, carbon carbides, carbosulfides, etc.). For a number of resins, the exchange capacity reaches maximum values close to 10 mg eq / g, which allows for the introduction and dispersion of high-quality amounts of refractory chases. The use of resins with eMKWJTbio below 1 mg.eq./g is ineffective in CB4U5 with a limited mV per quantity of hexagonal dispatch phase. The density and physical characteristics of the composite-mechanical material; obtained in a similar way, mo. It can be achieved by conducting a heat treatment process with the application of mechanical pressure both in a closed press and in a free-deformed ratio n: -cg, as well as at an elevated pressure of protective gas or inert gas. Example 1 On an ion-exchange synthetic resin, KB 2--7P adsorb a third-party copy from 2n. hydrochloric acid solution with metal coccentre 1 g / l. After sorbtion, a resin with a circadian content of 0.07 g / l of resin is lost. A mixture consisting of 40% by weight of the treated and dried air at room temperature of the resin, 30% by weight. % pure graphite powder and 30 wt. % phenol-formaldehyde resin in the form of bakelite lacquer (GOST 901 71), is poured in a ball mill in ethyl alcohol for 12 hours. Then, the mixture is dried at 60 ° C in air and pressed under pressure. HEO kgf / cm at temperature Pressing is treated with heating in an environment of carbon-containing gas at a rate of about Lb / h to ..H is cooled at the same rate to room temperature. Then the high temperature is carried out: processing in a graphite mold, uniformly raising the temperature to 2600 ° C, and pressure up to 150 kgf / cm, for 6 hours at atmosphere of argon. Example 2. Niobium from 4 N is adsorbed on the B-17-7 ion-exchange resin. hydrochloric acid solution with the addition of tartaric acid, having a metal concentration of 4.5 g / l. After sorption, a resin with a niobium content of 2 g / g resin is obtained. A mixture consisting of 25 wt. % of the treated resin, 35 wt.% carbon fibers and 40 wt.% binder, mixed, pressed under a pressure of 400 kgf / cm and dried in air for 48 hours. Next, the mixture is thermo-processed in a mold before it has 100 kgf / cm, heating at a rate of i. “H j 50 deg / h before and 75 deg / h to 1200 C and then heat treated at 2700 C under a pressure of 200 kgf / cm for 1 h in an atmosphere of argon or helium. PRI me R 3. Hafnium is adsorbed on AB-17 ion-exchange resin and a resin with a metal content of O, 1 g / g of resin is obtained. The mixture consisting of 60% by weight of the treated resin and 40% by weight of the binder is mixed, dried for 48 hours in air and. molded by extrusion. Thermal treatment is carried out under argon pressure (p Ecl.) E for 14 hours, gradually heating to G - U for 1000 s. Next, process according to the regime specified in example 2. The size of the obtained microparticles of a tight phase is 0.5 - 5 microns. The application of the proposed method makes it possible to EXCLUDE the laborious and complicated in the technical design of the processes of obtaining metals and their compounds by using instead the intermediate product of hydrometallurgical processes. As indicated above, the use of ion-exchange organic resins with an exchange capacity of not less than 1 mgGeq / g and an increased own coke yield is most advisable. The primary materials for sorption can be applied to the solutions of primary opening of ores, industrial waste BI dy, it is possible to use peconditioning for hydrometallurgy, for example, on the grain composition of resins. The apparatus for producing ion exchange resins is simple in design and maintainable; widely developed and easily automated, and the cost of ion-exchange resins is quite low, which makes it possible to count on a significant technical and economic advantage of the proposed method,

Формуле изобретени ,.Invention Formula.

Способ получени легированных углеродистых материалов, в&шочаюший смешение углеродсодержапйго) и (Ч)ганометаллическс1г компонентов, фс мование, карбонизацию и графитизацию в инертней среде, отличающийс том, что, с цепью упрощени процесса и расширени его технологаческих возможностей, в качестве органоме- таллического компонента используют ионообменные синтетические смолы с обменной емкостью 1-10мг вкв/Г( на которых предварительно провод т сорбцию из раствфов элементов, образующих тугоплавкие фазы,The method of obtaining doped carbon materials, the mixture of carbon containing materials and (H) metal components, feeding, carbonization and graphitization in an inert medium, characterized in that, with a chain of simplifying the process and expanding its technological capabilities, as an organic component using ion-exchange synthetic resins with an exchange capacity of 1-10 mg vkv / G (on which sorption of the elements forming refractory phases from the solution is carried out beforehand,

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination:

1.Патент США N 3885073, кл. В 32 В 5/12. 1975.1. US patent N 3885073, cl. B 32 B 5/12. 1975.

2.Авторское свндетельство СССР М 460275, кл. С 04 В 35/54, 1973.2. The author of the USSR M 460275, cl. C 04 B 35/54, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР3. USSR author's certificate

№ 356263, кл. С 04 В 35/54, 1971.No. 356263, cl. C 04 B 35/54, 1971.

4.Патент США 380956S, кл. С 04 В 35/52 1974.4. US patent 380956S, cl. C 04 B 35/52 1974.