10.08.2015
216.013.69a8

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА ХРОМА CrC

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано в металлургии. Для получения карбида хрома CrC смесь порошка хрома и сажи механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта : шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин. Затем шихту нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа. Изобретение позволяет получить карбид хрома стехиометрического состава с высокой дисперсностью, снизить потребление энергии, уменьшить время синтеза. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области неорганического синтеза, а именно к получению карбидов хрома, и может найти применение в металлургической промышленности, производстве твердых сплавов, получении наплавочных смесей и сплавов, производстве деталей и инструментов, катализе, абразивной обработке материалов.

Высший карбид хрома Cr3C2 широко применяется в промышленности благодаря таким свойствам, как высокая твердость, прочность, хорошая коррозионно- и износостойкость. Из сплава карбида хрома с никелем изготавливают детали пресс-форм и аппаратов химической промышленности. Карбид хрома применяется как материал для изготовления специальных инструментов с высокой химической стойкостью, в износостойких покрытиях, противостоящих интенсивному абразивному износу, в том числе и при повышенных температурах (до 800°C). Благодаря высокой стойкости по отношению к различным химическим реагентам и стойкости к окислению, карбид хрома используют для изготовления фильтров, деталей насосов, сопел для подачи агрессивных жидкостей и газов. Из-за каталитических свойств карбид Cr3C2 применяется как катализатор в процессах органического синтеза [Алексеев А.Г., Бовкун Г.А., Болгар А.С. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / Справочник под ред. Косолаповой Т.Я. М.: Металлургия, 1986, 928 с.].

Карбид хрома, используемый в твердых и наплавочных сплавах и смесях, производят следующими методами [Косолапова Т.Я. Карбиды. Металлургия, 1968. 300 с.].

- Наиболее распространенный и используемый в промышленности метод получения карбида хрома Cr3C2 - взаимодействие оксида хрома с сажей в интервале температур 1400-1600°C, в том числе при постепенном подъеме температуры до 1500°C в течение 30-40 мин и выдержке при этой температуре 1,5-2 ч.

- Карбид хрома Cr3C2 может быть получен синтезом из элементов.

- Карбид хрома Cr3C2 может быть получен науглероживанием хрома метаном в присутствии водорода при температуре 600-800°C согласно реакции

Cr+H2+CH4→Cr3C2+H2+(CH),

где символом (CH) обозначены продукты разложения углеводородов.

- Разложением карбонила хрома в присутствии водорода при температурах от 250 до 850°C.

В этих случаях образуется грубодисперсный карбид хрома, малопригодный для использования в производстве инструментов и в качестве катализатора. При таких методах, как правило, получается смесь нескольких карбидов хрома.

В качестве прототипа выбран способ получения порошка карбида хрома синтезом из элементов, из смеси хром - углерод при температурах 1400-1800°C в течение длительного времени 20-40 часов в восстановительной атмосфере [S. Loubiere, C. Laurent, J. P. Bonino, A. Rousset, «Powders of chromium and chromium carbides of different morphology and narrow size distribution)), Mater. Res. Bull., vol. 33, 1998, p. 935-944].

Недостатками известных методов получения (приготовления) являются: большой расход энергии, необходимость применения высоких температур, длительное время синтеза.

Техническим результатом изобретения является разработка способа получения более высокодисперсных карбидов хрома с низким потреблением энергии и малым временем синтеза.

Технический результат получения карбида хрома Cr3C2 достигается механохимической активацией смесей металлического хрома с углеродом и последующим нагревом в среде инертного газа. В качестве источника углерода используют сажу. Шихту предварительно механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта : шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин и нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин. Механически активированную смесь подвергают термообработке в атмосфере инертного газа при температуре до 1000°C. В качестве инертного газа используют гелий.

Карбидообразование в барабане начинается обрывисто после 30 мин помола, когда прослойки хрома в рулетообразных частицах Cr-C утоняются до длины диффузионного пути углерода в хром.

Для дальнейшего нагрева механоактивированной смеси Cr-С более всего подходят смеси с развитой межфазной поверхностью и тонкими прослойками реагентов (сокращенными путями диффузии), но находящиеся лишь на грани карбидообразования, то есть с неизрасходованным зарядом тепла экзотермических реакций, что достигается при времени помола 30-40 мин. Время помола менее 30 мин не способствует достижению указанного состояния смеси.

При механообработке смеси более 40 мин повышенное карбидообразование в смеси в барабане, то есть более толстые слои образовавшихся карбидов хрома на частицах хрома препятствуют диффузии углерода в хром при дальнейшем нагреве, что способствует повышению температуры нагрева для преодоления этого препятствия.

Технический результат - получен карбид хрома Cr3C2 стехиометрического состава с размерами частиц 213 нм (удельная поверхность 4,7 м2/г).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1828 мин-1 (45 g) в течение 9 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержатся карбиды хрома Cr3C2, Cr7C3 и Cr23C6. Размер частиц 538 нм (удельная поверхность 1,9 м2/г).

Пример 2.

В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1370 мин-1 (25 g) в течение 27 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержатся карбиды хрома Cr3C2, Cr7C3. Размер частиц 507 нм (удельная поверхность 2,0 м2/г).

Пример 3.

В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1370 мин-1 (25 g) в течение 30 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержится карбид хрома Cr3C2. Размер частиц 357 нм (удельная поверхность 2,8 м2/г).

Пример 4.

В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1838 мин-1 (45 g) в течение 36 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержится карбид хрома Cr3C2. Размер частиц 213 нм (удельная поверхность 4,7 м2/г).

Пример 5.

В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1370 мин-1 (25 g) в течение 43 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержатся карбиды хрома Cr3C2 и Cr7C3. Размер частиц 588 нм (удельная поверхность 1,7 м2/г).

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 231 items.
10.01.2013
№216.012.18ee

Способ удаления титана из высокохромистых расплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471874
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bca

Способ обработки канала алмазной вставки сопла

Изобретение относится к способу изготовления алмазных сопел, в частности к обработке струеформирующего канала алмазной вставки сопла для газо- и гидроабразивных устройств. Канал вставки сопла подвергают черновому шлифованию крупнозернистым алмазным микропорошком. Затем проводят окончательную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472608
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f25

Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы

Изобретение относится к способу варки стекла и стекловаренной печи с барботированием слоя стекломассы. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, стабилизация физических свойств стекломассы, интенсификация процессов силикатообразования, осветления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473474
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b43

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476602
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b48

Способ обработки железорудных окатышей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения железорудных окатышей. Сформированные путем окомкования влажной шихты в окомкователях окатыши упрочняют обжигом. После обжига окатыши обрабатывают в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, число импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476607
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e15

Способ переработки низкосортных молибденитовых концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена. Способ включает двустадийную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477328
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30c6

Комбинированный алмазный инструмент для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к алмазным инструментам, предназначенным для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой на входной части отверстия путем его отклонения от оси сверления. Инструмент содержит хвостовик и рабочую головку, установленную на конце...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478024
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.312d

Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд. Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд включает рудоподготовку руды дроблением, классификацией и сортировкой, биодеструкцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478127
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3132

Высокопрочный сплав на основе алюминия с добавкой кальция

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478132
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3138

Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойного износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на режущем инструменте и может быть использовано в металлообработке. Наносят слой сложного нитрида титана-алюминия и слой нитрида хрома при вращении покрываемой подложки относительно распыляемых катодов. Между слоем сложного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478138
Дата охранного документа: 27.03.2013
Showing 1-10 of 235 items.
10.01.2013
№216.012.18ee

Способ удаления титана из высокохромистых расплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471874
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bca

Способ обработки канала алмазной вставки сопла

Изобретение относится к способу изготовления алмазных сопел, в частности к обработке струеформирующего канала алмазной вставки сопла для газо- и гидроабразивных устройств. Канал вставки сопла подвергают черновому шлифованию крупнозернистым алмазным микропорошком. Затем проводят окончательную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472608
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f25

Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы

Изобретение относится к способу варки стекла и стекловаренной печи с барботированием слоя стекломассы. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, стабилизация физических свойств стекломассы, интенсификация процессов силикатообразования, осветления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473474
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b43

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476602
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b48

Способ обработки железорудных окатышей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения железорудных окатышей. Сформированные путем окомкования влажной шихты в окомкователях окатыши упрочняют обжигом. После обжига окатыши обрабатывают в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, число импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476607
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e15

Способ переработки низкосортных молибденитовых концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена. Способ включает двустадийную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477328
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30c6

Комбинированный алмазный инструмент для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к алмазным инструментам, предназначенным для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой на входной части отверстия путем его отклонения от оси сверления. Инструмент содержит хвостовик и рабочую головку, установленную на конце...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478024
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.312d

Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд. Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд включает рудоподготовку руды дроблением, классификацией и сортировкой, биодеструкцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478127
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3132

Высокопрочный сплав на основе алюминия с добавкой кальция

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478132
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3138

Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойного износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на режущем инструменте и может быть использовано в металлообработке. Наносят слой сложного нитрида титана-алюминия и слой нитрида хрома при вращении покрываемой подложки относительно распыляемых катодов. Между слоем сложного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478138
Дата охранного документа: 27.03.2013

Похожие РИД в системе