Способ получения силицидов титана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) П) я)5 С апов кои Б тся к высокоте и направлено ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт общей и неорганической химии АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР Ь 264696, кл, С 25 С 3/36, 20.05.67.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДОВ ТИТАНА(57) Изобретение относимпературной электрохимии на Изобретение относится к цветной металлургии и высокотемпературной электрохимии и направлено на разработку способа получения силицидов титана электролизом галогениднооксидных расплавов.Целью является упрощение способа и. обеспечение воэможности получения силицидов титана формул Т 131, Т 131, Т 1-31, Т 1,Г 3Предлагаемый способ проверен при синтезе силицидов титана состава Т 1 Я 12, Т 131, Т 5314, Т 15313.Пример реализации предлагаемого способа представлен в табл. 1. Данные получены на лабораторном 10-амперном электролизере. Опыты проведены в стеклоуглеродном тигле, который одновременно является анодом. Катод - вольфрамовый сте 20 жень В 2 - 5 мм. Плотность тока 0,4 - 2 А/см . Использовались реактивы марки "ч" и "чда".В отсутствии окислов 3102 и Т 1 02 напряжение на ванне составляет 5 - 6 В в зависимости от тока и температуры, При этом образуются силициды титана со стехиометрией, соответствующей соотношению конпол, чение силицидов титана путем электролиза расплавов, С .ос-б поэволяе упростить технологическую схему процесса и обеспечивает возможность получения Я 1, ТЯ 2, ТЗЯз, Т 531 Способ включает электролитическое получение порошка силицидов титана при катсдной плотности тока 0,4 --22,0 А см из хлориднофториднооксидчых расплавов с использованием титан- и кремнийсодержащих веществ при соотношении ингредиентов, мас. .,: КС 1-КР (1:1) 70 - 90; ;Я,Еб+ п)К 2 ТРб 1 - 27; пЯЭ 2+ п)Т 02 0,5 - 3, где молярно-долевое соотношение пл составляет/1, 2/1, 3/5, 4/5. 2 табл. центраций( К 931 РД ,Я,ТРД Анодные газы д согласно спектрометрического анализа состоят из фреонов. При электролизе ванны, содержащей 3 Ои ТО- в заданном соотно- а шении, напряжение составляет 2 - 4 В. При выработке окислов напряжение на ванне повышается до величины 5 - 6 В. Этот факт а является удобным критерием при корректи- О, ровке ванны. В присутствии оксидов анодный газ состоит из СО 2 с примесями СО.Проведен синтез силицидовтитана в расплавах, содержащих Я 02 и Т 02 при следующих соотношениях 31021) 102/= 1/1, 2/1, 0 3/5 и 4/5. В соответствии с результатами рентгенофазового анализа получены следукхцие силициды титана: Т 31, Т 132, Т 1531 з и Т 1 5314 пайТаким образом, стехиометрический состав силицидов титана однозначно определяется соотношением 31;Т в расплаве, а наличие дру, :их фаз силицидов, кроме данного, - величиной плотности тока,Полученные в опытах (табл. 1) катодные осадки в виде металлосолевых груш близкой к цилиндрической формы после извлеченияиз расплава и механического измельченияподвергаются обработке горячими слабокислыми (1 О-ный раствор НС 1) раствооами,затем промываются дистиллированной водой и сушатся при 110 - 120 С. При этом 5установлено, что гидрообработка катодныхосадков происходит бцстрее в 2 - 3 раза ис расходом воды в 2 раза меньше, чем вслучае осадков, полученных по известномуспособу. 10Полученные силициды титана представляют собой кристаллические порошки сасредними размерами 0,5-10 мкм, Удельнаяповерхность порошков достигает 5-50 м/г.Согласно полученных данных садеркания 15кислорода в силицидах титана ниже, чем вдисилициде титана, полученном по известному способу,В табл. 2 приведены данные по содержанию примесей с силицидах тлтана, Их 20содержание не выше, чем в дисилициде,полученном по известному способу,Таким образом, электролиз расплава указанного состава в указанном интервале плотностей тока с поддержанием 25необходимогомолярно-долевого отношения3102 /Т 02 и суммарной концентрации п31 02 + гп Т 1 021 позволяет получить силициды титана заданного состава, улучшитьтехнологические показатели процесса и павысить содержание основного вещества ипродукта, кроме того, повышается выход патоку.Известен способ получения дисилицидатитана электролизом хлоридного расплава, в 35который вводится фторсиликат щелочногометалла и титансодеркащее соединение(йа 2 Т 1 Р 6 или Т 102), однако при этом появляется необходимость проведения процесса вгерметичном электролизере в инертной атмосфере, а также необходимость операциифильтрования расплава ат взвешенных частиц двуокиси кремния,Процесс электролиза протекает с накоплением электролита и изменением ега 45анионного состава, что ухудшает технологические показатели процесса, Эта очевиднопри рассмотрении суммарного процесса образования дисилицида титана, При использовании в качестве титансодержащего 50вещества Ка 2 Т Р 62 К 231 Еб+ Л 1 а 2 Т 1 Й+ ВКС 1+ 4 Л 1 аС Т 512+ 6 С 12+ 12 КЕ + 6 Л 1 аЕпроисходит замена хларидав щелочныхметаллов на соответствующие фториды с 55накоплением их в расплаве в процессе электролиза.Способ позволяет получать тал ько Т 15 12,Стехиометрический состав полученногосилицида титана соответственно определяется молярно-долевым соотношением кремний- и титансодержащих веществ в расплаве.Пределы суммарного содержания кремний- и титансодержащих веществ, в том числе и оксидов Я и Т 1, выбирают, исходя из необходимости обеспечить достаточную скорость процесса электрахимического синтеза соединений (производительность процесса) исключить фильтаацию расплава и воэможность попадания нерастворимых оксицных фаз в катодный осадок при электролизе.Злектровиз ведут при катодных плотностях тока 0,4 - 2,0 А/см и температуре 860 - 700 С. По мере выработки 5102 и Т 102 производится корректировка расплава диоксидами титана и кремния, а также исходным расплавам. Контроль за содержанием диоксидав титана и кремния в расплаве осуществляется регистрацией напряжения между катодом и анодом. Подъем напряжения на 2 - 3 В свидетельствует а выработке диоксидов и необходимости корректировки ванны.Преимущества предлагаемого способа получения силицидов заключаются в том, что, регулируя соотношение титан- и кремнийсодержащега вещества (в там числе диоксидов Я и Т 1) в расплаве можно получать различные по стехиометрическому составу силициды титана, В составе расплава по предлагаемому способу отсутствуют соли натрия, которые уменьшают растворимость диаксидов Я и П, поэтому отпадает необходимость фильтрации расплава, Относительно невысокие концентрации 502 и Т 102 в расплаве (в сумме 0,5 - 3,0 мас.) исключают возможность образования твердой фазы и необходимость фильтрования расплава, Кроме того, при таком содержании Б 02 и Т 02 в расплаве улучшаются условия гидро- обработки и увеличивается содержание основного продукта в катодном осадке.Снижение суммарной концентрации кремнефтарида и фтартитаната калия в расплаве улучшает условия гидраабработки катодных осадков. Этому же способствует и отсутствие в электролите солей натрия. Формула изобретения Способ получения силицидов титана электрализом расплава, содержащего хлорид калия, галагенид щелочного металла, кремнефторид калия и фтортитанат калия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощенля способа и обеспечения возможности получения силицидов титана формул Т 1 Б, ТЫ 2; Т 5 Яз, ТБЯц, в качестве галогенида щелочного металла используют фторид калия, в расплав дополнительно вводят ди1696591 ном соотношении 1:1 или 2:1, или 3:5, или 4:5 7 - 27; сумма диоксида кремния и диоксида титана при молярном соотношении 1:1 или 2:1, или 3:5, или 4:50,5-3 и электролиз ведут 5 при плотности тока 0,4 - 2,0 А/см,Таблица оксид титана и кремния при следующем соотношении компонентов, мас сумма хлорида Калия и фториды при молярном соотношении 1;1 70 - 90; сумма кремнефторида калия и фтортитаната калия при молярСостав электролита Известный способ Иас 1-КС 1 бо )(аг 31 Р 6 зз с(а гТ 1 Р 6 5 Т 102 г КС 1-КР 7(2 К 23 1 Р 6+кгт) 76 27 310 +Т 10 3 З,5:1,0 1,З З,з Т 131 70 0,4 2,5 с(Н Са Еп оо К 1 А 1 Ст Хо2 п 1 Ов ) Ооа Не обнаруиено с)о з 1 Офт Не об- нару- неко(О 6 1 О-з О о 0-6 Оъ О а)О- ,(О10 6 Составитель О.ЗобнинТехред М.Моргентал Редактор И.Горная Корректор М.Шароши Заказ 4282 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательски)7) комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101