Способ получения карбидов вольфрама

ОЛ ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалнстнческнх Республнн(61) лнительное к авт. сви Заявлено 26.1 1) М,Кл. С 01 В 31/3 0 (21) 1496016/23 соединением заявки1496017/23 3) Приори Государственный комитет Совета Министров СССР УДК 661,66543) Опубликовано делам нзобретеннй н открытий Дата опублико, Красовский, И. Л. Синани, И. В, Кириллов Ю.Н. Голованов и В. П. Кузьмин ена Трудового Красного Знамени институ физической химии АН СССР Заяьитель(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯКАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА 2 получе- меняелавов, ионноИзобретение относится к технике ния карбидов вольфрама, широко при мых в качестве компонентов твердых сп защитных высокотемпературных, эрроз стойких и эмиссионных покрытий,В настоящее время известно существование двух карбидов вольфрама 1 ЧС (6,120/О С) и %2 С (3,15 ф )Одним из способов получения указанных карбидов вольфрама является восстановление галогенидов вольфрама водородом в присутствии углеводородов при 900 в 12 С,Недостатками этого способа получения карбидов вольфрама являются высокая энергоемкость и сложность конструктивного вы. полнения аппаратуры, обусловленные высоки. ми температурами осаждения, а также длительность процесса и возможность загрязнепия конечного продукта примесями. Кроме того, указанный способ не позволяет получать карбиды вольфрама с другим содержанием углерода, например ЮвС,Цель изобретения состоит в разработке такого способа получения карбидов вольфрама, который позволит получать карбиды вольфрама высокой чистоты при сравнительно невы. соких температурах в виде компактных осадков с плотностью, близкой к теоретической и различного стехиометрического и фазового составов,.06.77. Бюллетень23ния описания 10.08.77 Достигается это путем восстановления гексафторида вольфрама водородом в присутствии продуктов крекинга пропана при 400 - 900 С. Выбор в качестве исходных компонентов гексафторида вольфрама, который не образует устойчивых низших фторпдов вольфрама, водорода и пропана при определенных режимах позволяет получить новый карбид вольфрама с содержанием углерода 0,8 - 1,2 вес % и стехиометрической формулои ЪвС.Следует отметить, что в зависимости от условий проведения процесса могут быть получены карбиды вольфрама различного стехиометрического состава:1, При отношениях пропана к водороду 0,15 - 0,5 и гексафторида вольфрама к водороду 0,04 - 0,09 при предварительном термокаталнтическом крекинге образуется Ю 8 С, ко. торый не был получен ранее какими-либо другими способами.Указанный карбид имеет плотность 18,6 18,7 г/смз и микротвердость 3500 кг/ллР, что позволяет применять его в качестве покрытия, обладающего более высокой износоустойчивостью, чем карбиды ГеС и 1 УС.2. При отношении пропана к водороду 1,0 1,5 и гексафторида к водороду 0,1 - 0,25 при предварительном термокаталитическом крекинге пропана кристаллизуется карбид %С,413753 Формула изобретения Составитель Н. Назаров Техред В. Рыбакова Редактор Н. Спиридонова корректор В. Гутман Заказ 568/1167 Изд.53 Тираж 671 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, К.85, Раушская наб., д. 4 у 5Тип. Харьк. фил. пред. Патент имеющий плотноеть 17,5 г/см, микротвердость порядка 3100 кг/мм и содержащий от 3,0 до 3,2 вес. % углерода.3. При отношении пропана к водороду 1,8 - 2,4 и гексафторида к водороду 0,2 - О 4 при предварительном термокаталитическом крекинге пропана образуется высший карбид вольфрама ЮС, имеющий плотность 15,6 - 15,7 г/см и микротвердость 1700 кг/мм 2.Таким образом, в интервале температур 400 - 900 С при различных отношениях компонентов на подложках, не взаимодействующих с составляющими реакционной смеси, возмоино получение карбидов вольфрама ИвС, %2 С и ЮС.Предлагаемый способ получения карбидов вольфрама был опробован на лабораторной установке, на которой получают как карбиды вольфрама, так и покрытия из них.П р и м е р 1. Получение карбида вольфрама КвСВ медную трубку, служащую реакционной зоной и обогреваемую печью сопротивления, подают смесь реагирующих газов, причем пропан предварительно подвергают крекингу, пропуская через нагретую трубку из нержавеющей стали, служащую катализатором кре кинга. При исходных параметрах процесса: температуре осаждения 600 С, отношении гексафторида вольфрама к водороду %1.в . : Н 2=0,045 и отношении пропана к водороду СзНв Ня=0,4, общем давлении 1 ата, ско,рости газового потока 12 см/сек, по всей длине реакционной зоны (30 см) получают осадок карбида вольфрама %вС.П р и м е р 2. Получение карбида вольфрама 1 Ч,С.Покрытие из карбида вольфрама Ю,С наносят на поверхность плоского торированного вольфрамового эмиттера. Змиттеры длиной 50 мм и шириной 3 мм монтируют внутри медной трубки по образующей. Процесс осаждения проводят при следующих исходных на. раметрах: температура осаждения 620 С, температура крекинга 600 С, отношении гексафторида вольфрама к водороду Рту;.,: : Рн, = 0,12, отношение Рс,н, . Рн, = 1,4 и скорости газового потока 7 см/сек. За 20 лаан на поверхности эмиттеров получают слой карбида вольфрама %С толщиной 200 лкм, хорошо сцепленный с подложкой.П р и м е р 3, Получение карбида вольфрг 5 ма ЮС.Получение карбида вольфрама ЪЧС осуществляют, как в примере 1, с тем отличием,что процесс проводят при следующих исходных параметрах: температура осаждения1 О 650 С, температура крекинга пропана 600 С,отношение парциальных давлений гексафторида вольфрама к водороду Р и г,. Рп, = 0,3,отношение Рс,н,: Рн. ,= 2,1 и скорости газового потока 5 см/сек. По всей длине реакци 15 онной зоны (30 см) получают осадок карбида вольфрама ЮС,Идентичность полученных осадков карбидам вольфрама ЮвС, %С и ЧС установленарентгеновским фазовым и химическим анализом. 1. Способ получения карбидов вольфрама 25 восстановлением гексафторида вольфрама водородом в присутствии углеводородов, о т л ич а и щ и й с я тем, что, с целью получения карбидов различного стехиометрического состава, процесс проводят при 400 в 9 С, и 80 исходный углеводород, например пропан, подвергают предваритсльному термокаталитическому крекингу.2, Способ по п. 1, отличающийсятем, что, с целью получения карбида ЮвС, 35 процесс проводят при соотношении гексафторида к водороду от 0,04 до 0,09 и отношении пропана к водороду от 0,15 до 0,5.3. Способ по п. 1, отличающийсятем, что, с целью получения карбида вольфра ма %С, процесс проводят при соотношениигексафторида вольфрама к водороду от 0,1 до 0,25 и отношении пропана к водороду от 1 до 1,5.4. Способ по п. 1, отличающийся 45 тем, что, с целью получения карбида вольфрама 1 ЧС, процесс проводят при соотношении гексафторида вольфрама к водороду 0,2 - 0,4 и прон а на к водороду 1,8 - 2,4.