×
29.12.2017
217.015.fc1c

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИБОРИДА ВАНАДИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для изготовления диффузионных износостойких покрытий на сталях, электролитов аккумуляторов. Способ получения диборида ванадия включает нагрев в газовой среде в углеродном тигле смеси оксида ванадия VO, карбида бора и нановолокнистого углерода. Указанную смесь готовят в соответствии со стехиометрией на получение диборида ванадия по реакции VO+ВС+2С=2VB+3СО. Нагрев проводят при температуре 1300-1500°C в течение 20-30 минут. Газовая среда включает оксид углерода(II) и азот и образуется при окислении углерода тигля кислородом воздуха. Объемное отношение СО:N равно 99,96:0,04. Изобретение позволяет упростить получение диборида ванадия за счет исключения использования аргона в качестве газовой среды. 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида ванадия, и может быть использовано для изготовления диффузионных износостойких покрытий на сталях, электролита воздушно-расплавных аккумуляторов.

Известен способ получения диборида ванадия VB2 взаимодействием металлических ванадия и бора в присутствии алюминия при температуре 1550°C в среде инертного газа в течение 24 часов с последующим охлаждением и дальнейшей обработкой продуктов реакции кислотой, например соляной (заявка JP 55051797 А, кл. С01В 35/04, 1980).

Однако указанный способ имеет следующие недостатки. Это применение при синтезе диборида ванадия дорогого металлического ванадия, длительность процесса синтеза и необходимость обработки продуктов реакции кислотой, например соляной.

Кроме того, известен способ получения диборида ванадия (Крутский Ю.Л. и др. Синтез тонкодисперсных порошков карбида и борида ванадия и исследование их характеристик. Молодежный научный форум: технические и математические науки, Электронный сборник статей по материалам IV студенческой международной заочной научно-практической конференции, октябрь 2013 г., №4, с. 45-50), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в проведении процесса синтеза диборида ванадия путем нагрева в газовой среде из аргона в углеродном тигле смеси оксида ванадия V2O3, карбида бора и нановолокнистого углерода, приготовленной по стехиометрии на получение диборида ванадия в соответствии с реакцией V2O34С+2С=2VB2+3СО, при температуре 1500°C в течение 30 минут.

Однако указанный способ имеет недостаток. Это необходимость подачи в реакционное пространство печи дорогостоящего инертного газа (аргона), что усложняет процесс и приводит к увеличению стоимости диборида ванадия.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является упрощение процесса и снижение стоимости диборида ванадия.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения диборида ванадия, заключающемся в нагреве в газовой среде в углеродном тигле смеси оксида ванадия V2O3, карбида бора и нановолокнистого углерода, приготовленной по стехиометрии на получение диборида ванадия в соответствии с реакцией V2O34С+2С=2VB2+3СО, процесс ведут при температуре 1300-1500°C в течение 20-30 минут в газовой среде из оксида углерода (II) и азота, образующейся при окислении углерода тигля кислородом воздуха, в объемном отношении СО:N2=99,96:0,04.

Способ осуществляется следующим образом. Навески порошков оксида ванадия V2O3, карбида бора и нановолокнистого углерода берутся в мольном отношении V2O34С:С=1:1:2, то есть по стехиометрии на получение диборида ванадия в соответствии с реакцией:

V2O3+B4C+2C=2VB2+3СО

Далее смесь просеивается через сито с размером ячейки 100 мкм. При просеивании происходит перемешивание компонентов смеси. Затем смесь загружается в тигель из углерода внутренним диаметром 25 мм и высотой внутреннего пространства 60 мм. Тогда внутренний объем тигля из углерода 29,452 см3. При плотности смеси 2,8 г/см3 масса ее примерно равна 82 граммам. Тигель из углерода закрывается графитовой крышкой и помещается в кварцевый реактор, который в свою очередь вставляется в индуктор индукционной печи. Нагрев смеси производят при температуре 1300-1500°C в течение 20-30 минут в газовой среде из оксида углерода (II) и азота, образующейся при окислении углерода тигля кислородом воздуха, в объемном отношении СО:N2=99,96:0,04.

При подаче электроэнергии на индуктор печи во внутреннем пространстве тигля из углерода происходит следующее. Поскольку в кварцевый реактор не подается защитный инертный газ (аргон), в нем первоначально находится воздух при атмосферном давлении. От индуктора энергия передается тиглю из углерода, а от него - шихте. Естественно, кислородом воздуха первоначально окисляется углерод нагревающегося тигля. Поэтому в кварцевом реакторе и во внутреннем пространстве тигля из углерода при температурах процесса (1300-1500°C) образуется газовая смесь из оставшегося азота и получившегося оксида углерода (II). Дополнительно при протекании реакции образования диборида ванадия из 82 граммов шихты выделяется примерно 30 граммов (или примерно 24000 см3) оксида углерода (II), что многократно (в предположении того, что свободный объем тигля из углерода составляет 40%) превышает объем тигля из углерода (примерно в 2000 раз). Таким образом, образующийся оксид углерода (II) довольно быстро вытесняет азот воздуха из внутреннего пространства тигля через неплотности между углеродным тиглем и крышкой. В результате содержание азота в газовой смеси уменьшается примерно в 2000 раз (с 80% об. до приблизительно 0,04% об.). Следовательно, газовая среда в углеродном тигле в ходе реакции образования диборида ванадия содержит азот в очень незначительных количествах, что предотвращает нежелательный процесс образования нитридов ванадия V3N и VN. Температура в реакторе контролируется оптическим пирометром. После остывания реактора из него извлекается тигель из углерода, из тигля высыпается продукт реакции (порошок диборида ванадия).

При температурах ниже 1300°C диборид ванадия не образуется, о чем свидетельствует отсутствие его рефлексов на дифрактограммах. При температурах, превышающих 1500°C, имеют место ненужные энергозатраты. При времени процесса менее 20 минут диборид ванадия не образуется, о чем свидетельствует отсутствие его рефлексов на дифрактограммах. При времени процесса более 30 минут имеют место ненужные энергозатраты.

Пример реализации изобретения

Порошки оксида ванадия V2O3, карбида бора и нановолокнистого углерода, взятые в мольном отношении V2O34С:С=1:1:2, совместно просеиваются через сито с размером ячейки 100 мкм. Таким образом, размер частиц всех реагентов не превышает 100 мкм. Далее готовая смесь засыпается в тигель из углерода. Тигель из углерода закрывается графитовой крышкой и помещается в кварцевый реактор, который в свою очередь вставляется в индуктор индукционной печи. Температура процесса 1400°C, время выдержки при этой температуре 22 минуты. Рентгенофазовым анализом установлено наличие в продуктах реакции (термообработанной смеси) только одной фазы - диборида ванадия.

Упрощение процесса получения диборида ванадия и снижение его стоимости достигается за счет проведения процесса в газовой среде из оксида углерода (II) и азота, образующейся при окислении углерода тигля кислородом воздуха, в объемном отношении СО:N2=99,96:0,04 без использования аргона, который является дорогостоящим и который обеспечивает создание специальной защитной газовой среды.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить процесс и снизить стоимость диборида ванадия.

Способ получения диборида ванадия, состоящий в нагреве в газовой среде в углеродном тигле смеси оксида ванадия VO, карбида бора и нановолокнистого углерода, приготовленной по стехиометрии на получение диборида ванадия в соответствии с реакцией VO+ВС+2С=2VB+3СО, при температуре 1300-1500°C в течение 20-30 минут, отличающийся тем, что процесс ведут в газовой среде из оксида углерода(II) и азота, образующейся при окислении углерода тигля кислородом воздуха, при объемном отношении СО:N=99,96:0,04.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 18 items.
10.03.2015
№216.013.3092

Способ получения карбида хрома

Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента, при износостойкой наплавке, для получения композиционных электрохимических покрытий и контактного материала, обладающего повышенным сопротивлением эрозионному действию электрической дуги. Способ получения карбида хрома...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543902
Дата охранного документа: 10.03.2015
27.04.2015
№216.013.4610

Способ получения диборида хрома

Изобретение относится к способу получения диборида хрома, состоящему в нагреве шихты из смеси окиси хрома, карбида бора и высокодисперсного углеродного материала. При этом нагрев шихты осуществляют при температуре 1400…1600°C и времени 20…25 минут, частицы карбида бора имеют размер не более 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549440
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.48f3

Способ получения карбида титана

Изобретение может быть использовано в области порошковой металлургии. Способ получения карбида титана включает нагрев шихты, состоящей из диоксида титана и порошка нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138…160 м/г, взятых в массовом соотношении диоксида титана к порошку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550182
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4b86

Способ получения карбида бора

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при финишной металлообработке, для производства керамической брони, при износостойкой наплавке. Шихту из смеси аморфного бора и высокодисперсного углеродного материала нагревают до 1700-1800°C в течение 15-20 минут. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550848
Дата охранного документа: 20.05.2015
10.08.2015
№216.013.6d14

Способ получения диборида титана

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида титана, и может быть использовано для производства керамической брони, изготовления нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления, ванн и тиглей - испарителей металлов, деталей металлопроводов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559482
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6d17

Способ получения диборида циркония

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида циркония, и может быть использовано для изготовления чехлов высокотемпературных термопар, нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления, испарителей и лодочек для вакуумной металлизации, тиглей для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559485
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.10.2015
№216.013.8801

Способ получения карбида циркония

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу карбида циркония, и может быть использовано при изготовлении огнеупорных тиглей, элементов высокотемпературных вакуумных и газонаполненных электропечей, полирующего материала и катализатора для каталитических процессов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566420
Дата охранного документа: 27.10.2015
13.01.2017
№217.015.7722

Способ получения карбида ванадия

Изобретение относится к химической промышленности и порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении спеченных твердых сплавов и катализаторов. Карбид ванадия получают нагревом смеси оксида ванадия VO и нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138-160 м/г в токе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599757
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7f92

Свч аттенюатор

Изобретение относится к радиоэлектронике и измерительной технике и может быть использовано для заданного ослабления высокочастотного сигнала большой мощности в широкой полосе рабочих частот. СВЧ аттенюатор выполнен из N симметричных П-образных структур, содержащих пленочные резисторы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599915
Дата охранного документа: 20.10.2016
25.08.2017
№217.015.9b9e

Летательный аппарат

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям втулок воздушных винтов. Летательный аппарат содержит корпус, привод вращения лопастей относительно продольной оси корпуса, расположенный внутри корпуса летательного аппарата, механизм управления положением лопастей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610324
Дата охранного документа: 09.02.2017
Showing 1-10 of 17 items.
10.03.2015
№216.013.3092

Способ получения карбида хрома

Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента, при износостойкой наплавке, для получения композиционных электрохимических покрытий и контактного материала, обладающего повышенным сопротивлением эрозионному действию электрической дуги. Способ получения карбида хрома...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543902
Дата охранного документа: 10.03.2015
27.04.2015
№216.013.4610

Способ получения диборида хрома

Изобретение относится к способу получения диборида хрома, состоящему в нагреве шихты из смеси окиси хрома, карбида бора и высокодисперсного углеродного материала. При этом нагрев шихты осуществляют при температуре 1400…1600°C и времени 20…25 минут, частицы карбида бора имеют размер не более 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549440
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.48f3

Способ получения карбида титана

Изобретение может быть использовано в области порошковой металлургии. Способ получения карбида титана включает нагрев шихты, состоящей из диоксида титана и порошка нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138…160 м/г, взятых в массовом соотношении диоксида титана к порошку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550182
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4b86

Способ получения карбида бора

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при финишной металлообработке, для производства керамической брони, при износостойкой наплавке. Шихту из смеси аморфного бора и высокодисперсного углеродного материала нагревают до 1700-1800°C в течение 15-20 минут. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550848
Дата охранного документа: 20.05.2015
10.08.2015
№216.013.6d14

Способ получения диборида титана

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида титана, и может быть использовано для производства керамической брони, изготовления нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления, ванн и тиглей - испарителей металлов, деталей металлопроводов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559482
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6d17

Способ получения диборида циркония

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида циркония, и может быть использовано для изготовления чехлов высокотемпературных термопар, нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления, испарителей и лодочек для вакуумной металлизации, тиглей для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559485
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.10.2015
№216.013.8801

Способ получения карбида циркония

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу карбида циркония, и может быть использовано при изготовлении огнеупорных тиглей, элементов высокотемпературных вакуумных и газонаполненных электропечей, полирующего материала и катализатора для каталитических процессов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566420
Дата охранного документа: 27.10.2015
13.01.2017
№217.015.7722

Способ получения карбида ванадия

Изобретение относится к химической промышленности и порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении спеченных твердых сплавов и катализаторов. Карбид ванадия получают нагревом смеси оксида ванадия VO и нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138-160 м/г в токе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599757
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7f92

Свч аттенюатор

Изобретение относится к радиоэлектронике и измерительной технике и может быть использовано для заданного ослабления высокочастотного сигнала большой мощности в широкой полосе рабочих частот. СВЧ аттенюатор выполнен из N симметричных П-образных структур, содержащих пленочные резисторы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599915
Дата охранного документа: 20.10.2016
25.08.2017
№217.015.9b9e

Летательный аппарат

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям втулок воздушных винтов. Летательный аппарат содержит корпус, привод вращения лопастей относительно продольной оси корпуса, расположенный внутри корпуса летательного аппарата, механизм управления положением лопастей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610324
Дата охранного документа: 09.02.2017
+ добавить свой РИД