Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА - Патент РФ 2028273
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: получение твердых сплавов. Сущность: порошок металлического вольфрама с удельной поверхностью не менее 2 м2/г засыпают в молибденовую лодочку, нагревают 840-1100°С и выдерживают в токе метано-водородной газовой смеси с содержанием метана 0,4 3,2 об. %. При низкой температуре карбидизации содержание метана в смеси высокое, при высокой температуре - низкое. Удельная поверхность карбида вольфрама 2,0-8,0 м2/г размер частиц порошка 0,05 0,20 мкм, содержание свободного углерода не более 0,1 мас. %, 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2028273
Класс(ы) патента: C01B31/34
Номер заявки: 5014722/26
Дата подачи заявки: 03.07.1991
Дата публикации: 09.02.1995
Заявитель(и): Институт сверхтвердых материалов АН Украины (UA)
Автор(ы): Бондаренко В.П.[UA]; Уварова И.В.[UA]; Павлоцкая Э.Г.[UA]; Петухов А.С.[UA]; Мартынова Л.М.[UA]; Мошкун В.Ф.[UA]
Патентообладатель(и): Институт сверхтвердых материалов АН Украины (UA)
Описание изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии получения карбида вольфрама-основной составляющей спеченных твердых сплавов.
В настоящее время наиболее распространенным в промышленности является способ получения WC, по которому шихту, содержащую вольфрам и сажу, карбидизируют при температуре 1400-1600оС [1].
Недостатком этого способа является необходимость проведения процесса при высокой температуре, что приводит к росту зерна получаемого карбида за счет собирательной рекристаллизации.
Известно получение дисперсного карбида вольфрама с насыпной плотностью 2,0-2,1 г/см3 и содержанием общего и свободного углерода, соответствующего техническим условиям путем карбидизации твердым углеродом шихты, содержащей вольфрам α иβ -модификации с содержанием кислорода не более 3 мас.% при 1000-1200оС [2].
Наиболее близким к заявляемому является способ получения карбида вольфрама и вольфрамо-кобальтовой твердосплавной смеси путем карбидизации вольфрама с удельной поверхностью до 1 м2/г, либо смеси интерметаллида Со7W6+W в метано-водородной газовой смеси при 900-1000оС с содержанием метана в смеси в интервале 2,5-10% СН4 [3].
Оптимальная концентрация метана составляет 10%. При этом карбидизация вольфрама проходит за 5 ч, а смеси Co7W6+W в течение 40 мин. С повышением температуры от 900 до 1000оС степень карбидизации возрастает с 83 до 99,9%, а содержание свободного углерода с 0,44 до 0,79 мас.%.
Недостатком этого способа является получение достаточно крупного порошка карбида вольфрама с размером частиц 0,5-1,7 мкм. Другим недостатком этого способа является проведение карбидизации в неравновесной метано-водородной смеси, в результате чего не обеспечивается стабильное получение порошка карбида вольфрама со стехиометрическим содержанием связанного углерода и содержанием свободного углерода не более 0,1 мас.%. Для обеспечения требуемого содержания свободного углерода упомянутой работы проводит дополнительную операцию обработки полученного карбида и вольфрамо-кобальтовых твердосплавных смесей в водороде либо в смеси Н2+1% СН4. При такой операции обеспечивается удаление свободного углерода в газовую фазу в виде метана.
Изобретение решает задачу получения высокодисперсного карбида вольфрама с удельной поверхностью 2,0-8,0 м2/г размером частиц 0,05-0,20 мкм и обеспечения стехиометрического состава материала с содержанием свободного углерода не более 0,1 мас.% при минимально возможных затратах времени. При этом процесс карбидизации проводят в одну стадию и исключается последующая операция удаления избыточного свободного углерода.
Это достигается тем, что в известном способе получения карбида вольфрама карбидизацией порошка вольфрама в метано-водородной газовой среде согласно изобретению используют вольфрам с удельной поверхностью не менее 2,0 м2/г, а карбидизацию проводят в метано-водородной газовой среде с содержанием метана 0,4-3,2 об.% при 850-1110оС в течение времени, достаточного для обеспечения стехиометрического состава карбида вольфрама. При низкой температуре карбидизации содержание метана в смеси высокое, а при высокой температуре - низкое.
Выбранный состав метано-водородной газовой смеси не достигает равновесного над углеродом для реакции СН4 С+2Н2 (1) и поэтому исключается возможность осаждения избыточного свободного углерода. В то же время это содержание метана превышает равновесное над WC и поэтому обеспечивается стехиометрический состав карбида вольфрама, образующегося по реакции:
W + CH4 = WC + 2H2 (2)
Высокодисперсный порошок вольфрама с удельной поверхностью не менее 2,0 м2/г получают плазмохимическим способом, либо низкотемпературным восстановлением водородом триоксида вольфрама.
Плазмохимический вольфрам имеет высокую дисперсность и активность и обычно содержит значительное количество кислорода, являющегося вредной примесью в производстве твердых сплавов.
Применение метано-водородной среды с содержанием метана 2,5-20,0% (прототип) при использовании высокодисперсного вольфрамового порошка с удельной поверхностью не менее 2,0 м2/г позволяет получить мелкодисперсный порошок карбида вольфрама с требуемой удельной поверхностью и величиной частиц, однако не обеспечивает получение карбидного порошка стехиометрического состава с содержанием свободного углерода менее 0,1%. Регулирование содержания углерода в этих условиях еще более осложняется ввиду высокой активности дисперсных порошков и повышенного содержания кислорода в них.
Изобретение позволяет получать также высокодисперсный карбид вольфрама со стехиометрическим содержанием углерода карбидизацией смеси W+WO2 с содержанием кислорода до 11 мас.%. Более высокое содержание кислорода приводит к огрублению получаемого продукта, поэтому использование порошка W с содержание О2 больше 11 мас.% в способе по изобретению нежелательно.
В качестве исходного порошка используют плазмохимический вольфрам различной дисперсности с содержанием кислорода 2,5%; высокодисперсный порошок вольфрама с удельной поверхностью 11,0 м2, полученный многостадийным низкотемпературным восстановлением в остроосушенном водороде, с содержанием кислорода 3,2%, а также смесь W+WO2 с удельной поверхностью 2,6 м2/г и содержанием кислорода 11 мас.%.
Карбидизацию проводят в печи типа ВТ 400/40, в которую подают метано-водородную смесь заданного состава. Концентрацию метана в газовой смеси контролируют и поддерживают с точностью +0,05 об.% СН4 с помощью газоанализатора ГИАМ-5М.
Толщина слоя засыпки порошка вольфрама составляет 6-8 мм.
П р и м е р 1. Порошок плазмохимического вольфрама с удельной поверхностью 2,6 м2/г засыпают в молибденовую лодочку слоем толщиной 8 мм. Лодочку загружают в печь ВТ 400/40, нагревают до 900оС и выдерживают при этой температуре в токе метано-водородной газовой смеси расходом 2 л/мин и концентрацией метана 1,8%. После окончания выдержки (2,5 ч) печь отключают и порошок охлаждают до комнатной температуры.
В полученном продукте определяют удельную поверхность методом БЭТ и содержание общего и свободного углерода по стандартным методикам. По данным удельной поверхности вычисляют средний размер частиц порошка. Результаты приведены в таблице (пример 1).
Способ был реализован также при граничных и выходе за граничные значения дисперсности исходного порошка вольфрама (примеры 1-4) и режимов карбидизации в метано-водородной среде при оптимальной концентрации метана для каждой температуры (примеры 5-8).
В таблице представлены данные по удельной поверхности, размеру частиц и содержанию углерода в полученном по изобретению порошке карбида вольфрама в зависимости от удельной поверхности исходного порошка и режима карбидизации.
Все порошки карбида вольфрама, полученные карбидизацией по заявляемому способу, имеют удельную поверхность 2,0-8,0 м2/г, размер частиц 0,05-0,20 мкм, стехиометрическое содержание связанного углерода и содержание свободного углерода не превышает 0,1%.
Из таблицы также видно, что при использовании исходного порошка вольфрама с удельной поверхностью менее 2 м2/г или при карбидизации при более высокой температуре получается порошок карбида вольфрама с пониженной удельной поверхностью (примеры 2 и 8 соответственно).
Использование дисперсного порошка вольфрама с удельной поверхностью не менее 2 м2/г при допустимом высоком содержании кислорода (до 11 мас.%) и метано-водородной газовой смеси указанного состава позволяет получить высокодисперсный карбид вольфрама стехиометрического состава с удельной поверхностью 2,0-8,0 м2/г, с размером частиц 0,05-0,20 мкм, что позволяет значительно уменьшить зернистость как самого карбида вольфрама, так и твердых сплавов на его основе, значительно повысить износостойкость при обработке чугуна высокой твердости.
Изобретение также позволяет избежать выделения избыточного свободного углерода и тем самым сократить операцию обезуглероживающего отжига.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА, включающий карбидизацию порошка металлического вольфрама в метановодородной газовой смеси при повышенной температуре, отличающийся тем, что берут порошок вольфрама с удельной поверхностью не менее 2 м2/г, газовую смесь используют с содержанием метана 0,4-3,2 об.% и карбидизацию ведут при 840-1110oС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при низкой температуре карбидизации используют метановодородную смесь с высоким содержанием метана, а при высокой температуре - с низким содержанием метана.