29.12.2017
217.015.fd6a

Способ получения порошка карбонитрида титана

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению порошка карбонитрида титана. Способ включает генерирование потока термической плазмы в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением, подачу в поток термической плазмы паров тетрахлорида титана, газообразного углеводорода и азота с обеспечением их взаимодействия, осаждение порошка карбонитрида титана на стенки реактора с температурой в диапазоне 300-700°С и последующее его удаление. Обеспечивается снижение содержания примесей хлора в порошке. 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Карбонитрид титана обладает уникальной совокупностью физико-химических и физико-механических характеристик: высокими значениями температуры плавления, теплопроводности, химической стабильности, твердости, прочности, в том числе и при высоких температурах [Hugh О. Pierson. Handbook of Refractory Carbides and Nitrides. Properties, Characteristics, Processing and Applications. William Andrew Publ., 1997, 362 pp.]. Эти свойства обусловливают широкое применение материалов на основе карбонитрида титана в различных технических приложениях, в частности в производстве режущего инструмента, износостойких деталей и покрытий, модификаторов металлов и сплавов и др. Для получения материалов и изделий на основе карбонитрида титана используются методы порошковой металлургии (за исключением нанесения покрытий осаждением из газовой фазы).

Известны способы получения порошков карбонитрида титана, в том числе в потоках термической плазмы электрических разрядов при использовании в качестве сырья тетрахлорида титана.

Известен способ получения нанопорошка карбонитрида титана в потоке азотной плазмы, генерируемой СВЧ-плазмотроном, из реакционной парогазовой смеси, содержащей пары тетрахлорида титана, водород и углеводороды. Способ обеспечивает получение нанопорошка карбонитрида титана состава TiC0,5-0,7N0,5-0,3 с размером частиц до 50 нм. [Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. Получение ультрадисперсных нитридов в плазме СВЧ-разряда. В кн. СВЧ-генераторы плазмы: Физика, техника, применение. Энергоатомиздат, 1988, с. 197-202].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения субмикронного порошка карбида титана (патент США №3812239, 1974 г.), в котором синтез карбида титана осуществляется при взаимодействии галогенида титана (в частности, тетрахлоридом титана) с углеводородом в потоке водородсодержащей термической плазмы. Выделение частиц полученного карбида титана происходит на фильтре после охлаждения газодисперсного потока.

Общим недостатком приведенных выше способов является неизбежное присутствие в получаемом порошке карбонитрида и карбида титана примесей хлора, связанных с сорбцией субмикронными частицами карбида титана молекул хлористого водорода, который является продуктом реакции восстановления исходного тетрахлорида титана водородом. Помимо хлористого водорода частицы карбида титана могут сорбировать молекулы хлоридов титана в случае неполного превращения исходного галогенида титана в целевой продукт.

Техническим результатом изобретения является снижение содержания примесей общего хлора в порошках карбонитрида титана, получаемых из тетрахлорида титана в термической плазме электрических разрядов.

Для достижения технического результата известный способ получения предлагается проводить в реакторе с ограниченным струйным течением (например, патент РФ №2311225, 2007 г.), в котором стенки, на которые осаждается порошок, имеют температуру в диапазоне 300-700°С и процесс состоит из последовательности циклов, включающих следующие стадии: 1 - проведение процесса с участием всех реагентов; 2 - выдержка осажденного в реакторе порошка в газовой среде при работающем плазмотроне без подачи тетрахлорида титана и углеводорода; 3 - удаление порошка со стенок реактора, проводимое также при отсутствии подачи тетрахлорида титана и углеводорода.

Отличительной особенностью и преимуществом предложенного способа является повышенная температура поверхности осаждения порошка в реакторе и цикличность процесса, воспроизводящего стадии, включающие синтез порошка целевого продукта, его осаждение на стенках реактора, термообработку порошкообразного продукта в атмосфере, не содержащей соединений хлора и обеспечивающей десорбцию соединений хлора с поверхности частиц и тем самым очистку целевого продукта, который затем удаляется со стенок в емкость-сборник.

Температура стенок реактора, на которую осаждается получаемый порошковый продукт, должна находиться в диапазоне 300-700°С, при более низких температурах уменьшается скорость десорбции, что требует увеличения времени соответствующей стадии процесса и, соответственно, снижает эффективность процесса в целом. При температурах выше 700°С будет происходить спекание частиц порошка, снижающее его качество. Эффект спекания может особенно проявляться при получении наноразмерных порошков.

Предлагаемый процесс реализуется следующим образом. В электроразрядный генератор термической плазмы (электродуговой, высокочастотный, сверхвысокочастотный, комбинированный) при синтезе карбида титана подается смесь водорода с азотом, при этом в смеси может присутствовать и инертный газ. В плазменном генераторе при прохождении через электрический разряд газы нагреваются и формируется поток термической плазмы. На выходе из плазмотрона в этот поток вводятся пары тетрахлорида титана и углеводорода с возможными добавками азота, водорода и инертных газов. В результате химического взаимодействия указанных компонентов в высокотемпературном потоке происходит образование частиц карбонитрида титана, которые осаждаются на стенке реактора и образуют слой порошка. По истечении определенного времени прекращается подача паров тетрахлорида титана, одновременно прекращается и подача углеводорода. Газовая среда в реакторе при этом состоит из смеси водорода с азотом при возможном присутствии инертного газа, что обеспечивает при указанных выше температурах в слое порошка (300-700°С) десорбцию хлорсодержащих соединений - хлористого водорода и хлоридов титана с поверхности частиц, снижая тем самым содержание примесей общего хлора в целевом продукте. Прекращение подачи тетрахлорида титана и углеводорода происходит в течение некоторого определенного времени, по истечении которого полученный порошок удаляется со стенок реактора механическим или газодинамическим методом в сборник целевого продукта. После завершения стадии очистки реактора возобновляется подача тетрахлорида титана и углеводорода. Указанный цикл повторяется до остановки процесса в целом.

Реализация способа представлена следующим примером.

Пример.

Процесс получения нанопорошка карбонитрида титана проводится в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением при соотношении (диаметр реактора)/(диаметр сопла электродугового плазмотрона) = 20. Поток термической плазмы генерируется в электродуговом плазменном генераторе при нагреве смеси водорода, азота и аргона (35 об. % Н2, 28 об. % N2, 37 об. % Ar), подаваемой с расходом 2.4 м3/ч (норм. усл.). Полезная энтальпия плазменного потока составляет 4.6 кВтч/м3 (норм. усл.). В плазменный поток подаются пары тетрахлорида титана с расходом 0.2 кг/ч, метан с расходом 0.014 м3/ч (норм. усл.) и азот с расходом 0.57 м3/ч (норм. усл.) при температуре 160°С. В результате реакции происходит образование наночастиц карбонитрида титана, которые осаждаются на стенке реактора, имеющей среднюю температуру 650°С. По истечении 30 минут подача тетрахлорида прекращается и в течение последующих 10 минут в реактор поступает только смесь водорода, азота и аргона, нагретая в плазмотроне, а затем в течение 1 минуты проводится очистка стенок реактора от нанопорошка, который поступает в сборник целевого продукта. Полученный нанопорошок является карбонитридом титана (содержание углерода - 7.8 мас. %, содержание азота 12.8 мас. %) с удельной поверхностью 15 м2/г, содержание общего хлора в целевом продукте по результатам химического анализа составляет менее 0.1 массовых процента.

Способ получения порошка карбонитрида титана, включающий генерирование потока термической плазмы в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением, подачу в поток термической плазмы паров тетрахлорида титана, газообразного углеводорода и азота с обеспечением их взаимодействия и осаждение порошка карбонитрида титана на стенки реактора с последующим его удалением, отличающийся тем, что порошок карбонитрида титана осаждают на стенки реактора с температурой в диапазоне 300-700°С.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 99.
10.01.2013
№216.012.17dd

Керамический флюс

Изобретение может быть использовано при механизированной наплавке и сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей с использованием керамических флюсов. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбонат кальция 20-25, плавиковый шпат 50-60, глинозем 10-20, полевой шпат 3-6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471601
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b40

Способ электродугового жидкофазного углетермического восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления. Железосодержащее оксидное сырье и углеродсодержащий восстановитель подают в область термического действия дуги в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476599
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b42

Способ электродугового углетермического восстановления железа из титаномагнетита с получением металлопродукта в виде порошка и гранул и устройство для его осуществления

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе из дисперсного оксидного сырья посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления. Способ осуществляют в устройстве, при этом возбуждают электрическую дугу между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476601
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.338b

Способ получения магнитоактивных покрытий на титане и его сплавах

Изобретение относится к области получения тонких пленок магнитных материалов, в частности магнитоактивных оксидных покрытий на титане и его сплавах, и может найти применение при изготовлении электромагнитных экранов и поглотителей электромагнитного и высокочастотного излучения для различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478738
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.50ba

Способ бестигельного электродугового жидкофазного восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления оксидного сырья. Железосодержащее оксидное сырье и углеродный восстановитель в виде расходуемой стержневой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486259
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
Показаны записи 1-10 из 71.
27.02.2013
№216.012.2b40

Способ электродугового жидкофазного углетермического восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления. Железосодержащее оксидное сырье и углеродсодержащий восстановитель подают в область термического действия дуги в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476599
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b42

Способ электродугового углетермического восстановления железа из титаномагнетита с получением металлопродукта в виде порошка и гранул и устройство для его осуществления

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе из дисперсного оксидного сырья посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления. Способ осуществляют в устройстве, при этом возбуждают электрическую дугу между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476601
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.338b

Способ получения магнитоактивных покрытий на титане и его сплавах

Изобретение относится к области получения тонких пленок магнитных материалов, в частности магнитоактивных оксидных покрытий на титане и его сплавах, и может найти применение при изготовлении электромагнитных экранов и поглотителей электромагнитного и высокочастотного излучения для различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478738
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.50ba

Способ бестигельного электродугового жидкофазного восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления оксидного сырья. Железосодержащее оксидное сырье и углеродный восстановитель в виде расходуемой стержневой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486259
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013

Похожие РИД в системе