Способ получения карбидов элементов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 408905 Союз Советских Социалистицеских Республикс присоединением заПриоритетОпубликовано ЗО.Х.1 осударственный комитетСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий 73. Бюллетень48 661,665 (088.8 а опубликования описания 14.Ч.19 Авторыизобретения В, ф. функе, А, И, Тютюнников, Н. С, Ямс В, С, Макеев, А. Н, Пилюгии и В, А, Шевче аявител В ЭЛЕМЕН ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАР сего галогенида, а огазовой смеси вают температуру нах с элементо- и динениями, соответв 10 С в зависисходных реагентов онентов элемент, пения в аботка , обесние ис 1Изобретение относится к способу получения карбидов, в особенности карбидов тугоплавких металлов, путем осаждения из парогазовой фазы и может быть использовано в металлургии цветных и редких металлов для получения защитных покрытий и компактных изделий из карбидов.Известен способ осаждения карбидов из парогазовой фазы, который заключается в том, что готовую парогазовую смесь, содержащую легколетучий галогенид элемента, углеводород и водород, подают к нагретой подложке, на которой происходит наращивание карбида, а отработанную парогазовую смесь выводят из реакционной камеры в атмосферу.Однако в существующем способе невысок коэффициент использования галогенидов, а также других компонентов парогазовой смеси, особенно при нанесении покрытий,Кроме того, при ведении процесса по известному способу над подложкой пропускают большие количества чувствительного к воздействию влаги и воздуха галогенида, водорода и инертного газа-носителя, содержащих примеси кислорода и азота, что приводит к накапливанию этих примесеи в карбидных осадках.Целью изобретения является разр способа получения карбидов элементов печивающего более полное использова ходных продуктов, прежде ва также повышение чистоты и ри карбида.Достигается это тем, что процесс осажденияведут в замкнутом объеме, а парогазовуюсмесь, содержащую летучие соединения элемента и углерода, готовят непосредственно вреакционном объеме за счет взаимодействиягазообразных реагентов с твердым элементоми углеродом, а также их соединениями. Парогазовую смесь путем принудительной циркуляции поочередно подают в три зоны, в которых находятся соответственно подложка дляосаждения карбида, элементо- и углеродосодержащие соединения, находящиеся в конденсированной фазе.На подложке поддержиосаждения карбида, в зоуглеродосодержащими соественно, 100 - 800 С и 250мости от применяемых ии высаживаемого карбида.В качестве исходных газообразных компонентов применяют водород, галогены, а такжеуглеводороды, галогениды водорода, углеродаи металлов.В качестве исходных твердых комписпользуют углерод, например сажу,например цирконий, а также их соедиконденсированном состоянии,В процессе осаждения карбида на нагретой подложке происходит вывод из парогазовой смеси элемента и углерода, а в зонах с твердыми рсагептами - пополнение углеродом и элементом за счет образования и испарения газообразных элемепто- и углеродосодержащих соедипепий.Для сиикения проскока парогазовой смеси через зоны и более полного ее насыщения лету- чими соединениями процесс ведут при скорости прохокдения парогазовой смеси над твердыми реагецтами не более 20 м/мин. Давление смеси в реакционном объеме поддерживают равным 0,1 - 5 ата, преимущественно 1 - 2 ата. Для интепсификации процесса взаимодействия парогазовой фазы с исходными продуктами могут применять активирующие добавки, нанример, галогениды никеля, щелочных металлов, никель и другие.Способ позволяет высокоэффективио использовать исходные и вторичные продукты образования карбида, в частности дорогостоящие редкие металлы, например, тантал, ниобий, гафний и цирконий, повысить чистоту парогазовой смеси и карбида.Таким способом могут быть получены карбиды тугоплавких металлов, кремния, бора.Г 1 р и м е р. Осаждение карбидов циркония и ниобия проводят в установке, рабочее пространство которой представляет собой замкнутый контурообразный объем и имеет три реакционные зоны.Циркуляцию парогазовой смеси осуществляют реверсивным осевым вентилятором, позволяющим изменять скорость и направление движения парогазового потока.При осаждении карбида циркония в одну из реакционных зон загружают смесь порошков циркония и его хлорида, в другую - сажу. В качестве подложки используют вольфрамовую проволоку. После продувки рабочего объема и установки его заполняют смесью водорода и метана до давления 1,1 ата и термостатируют зону с цирконием до 300 С, зону с сажей - до 420 С, остальные зоны - до 330 С.После выдержки зон при данных температурах нагревают вольфрамовую подложку до 1600 С, Во время процесса поддерживают скорость парогазового потока равной 18 м/мин,давление - 1,5 ата, длительность процесса - 1 час.Полученный осадок представляет собой карбид циркопия с периодом решетки 4,697 кХ.При осаждении карбида ниобия в зоны загружают порошки ниобия и сажи. В порошок ниобия вводят порошки пентахлорида ниобия и хлористого никеля. Рабочий объем установки заполняют водородом, зону с ниобием на гревают до 280 С, с сажей - до 360 С, остальпые зоны - до 290 - 300 С, В качестве подложки применяют молибдеовую проволоку.Во время процесса температуру подложки поддерживают равной 1100 С, давление па рогазовой смеси - 1,2 ата, скорость потока -12 м/мин; длительпость процесса - 2 часа. На подложке образуется плотное покрытие, которое, как выявляет рентгеновский анализ, представляет собой низший карбид ниобия 1 Ь 2 С. Режимы осаждения покрытий из карбидов циркопия и иобия позволяют многократно проводить процесс (до 10 раз и более) без догрузки исходных твердых реагентов. Предмет изобретения1. Способ получения карбидов элементов,например, карбида циркония, путем осаждения из парогазовой смеси, содержащей гало,геиид элемента, водород и углеводород, на нагретую подложку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью полного использования исходных продуктов и повышения чистоты конечного продукта, осаждение ведут в замкнутом объеме с принудительной циркуляцией парогазовой смеси под давлением 0,1 - 5 ата, причем в качестве исходных компонентов используют элемент и углерод, а также соединения элемента и углерода в твердом состоянии, нахо дящиеся соответственно при температурах100 - 800 С и 250 - 1000 С.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что процесс ведут при лишейной скорости циркуляции парогазовой смеси не более 20 м/мин.4 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве элемента используют, например, порошкообразный цирконий.4. Способ по пп, 1 - 3, отличающийсятем, что в качестве углерода используют, иа пример, сажу.