Способ получения легированных углеродистых материалов

САНИЕ Союз СоевтскихСоциалистическихРеспублик ОП И(51) М, Кл.С 01 В 31/04 С 04 В 35/52 рисоедии кем заявк Гвеударвтвенныв нвмнтет Свввтв Инвнетрое СССР вв делам нзебретвннв н еткритнйвано 05,) Дата опубликования аписа 72) Авторы изобретен. Л. Шабвлин, А, Р. Бекетов и В. В. Пахопков Уральский ордена Грудового Кра политехнический институт им. С. ого Знаме , Кирова 1) Заявите 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕ УГЛЕРОДИСТЫХ МАТЕРИ РОВА ННЫ ОВиспользуют любук смолу, находящуюся в жидком состоянии при 0-400 ф С высоким . вы-. ходом кокса (до 40 вес,% и выше), а.в . качестве органометаллических соединений применяют ацетилацетонаты и оксивцетилацетонаты редких и тугоплавких металлов1 4 . Однако получение органометвллических соединений связано с трудностью аппа- . ратурного оформления процесса, с наличием трудоемких технологических операций, а также ограниченнымивозможностями варьяроваа тугоплавких вклюм ния. состава и характерчений.Цель изобретенияи расширение его технностей,Поставленная цель дпользования в качествев процессе термообрабионообменных синтетич упрощение процесса ол огических возмож-.остигается путем иокомпонентов, дж;их отки тугоплавкую фазуских смол, на .которыхсорбцию из рвствоших подобные фазыолученные методамиобработанные подоб.полупродуктом гидро 20,1 редварительно проводятров элементов, образуюИонообменные смолы,органического синтеза и 5 нь тся Изобретение относится к технологии пелучения модифицированных (легированных) углеродистых материалов и композиционных материалов на основе углеродной матрицы.Дисперсные включения тугоплавких. фаз, часто значительно повышающие физико-механические и эксплуатационные свойства углеродной матрицы, могут быть введены путе химического газофазного соосаждения 1, проциткой пористых графитов расплавленными металлами 2, смешением и совместной термообработкой углеродсодержащих шихт с пор ошкообразными металлами, их окислами, карбидами, боридами 3,.Известен способ получений легированных углеродистых материалов смешением жидкой углеродсодержащей смолы и оргвнометаллического соединения, формированием, карбонизацией и графитизацией в инертной среде. При осуществлении этого способа одновременно с процессами пиролиза (обугливания) смолы происходит разложение органометаллических соединений с образованием тугопла ких фаз - карбидов металлов. В качестве основного углеродсодержашего компонента тЮтентибиблиотек,щ )Лдметаллургического передела при производстве большинства реде 11 х и тугоплавких металлов и представляютсобой своеобразный оргвнометаллнчес 1 жй полимер предельное содержанне металла в котором ограничено обе,евиной емкостью исходной смолы т,е. способностью насьпцаться данным металлом.Смешение смол с угдеродсодержащимикомпонентами и последующая термообработка.приводит к образованию в матрице дисперсных частиц тугоплавких фаз за с;:-". пиродизв предварительно обработанньех.смол. Состави кодинество таких частиц регудируются вшироких поеделах на стадии сорбции ,путемиспользования соответствующих растворов 5и условий проведения процесса, в также характером, составом и типом. исходной ионообМЕННОй СМОЛЫ,Предлагаемым способом, например можнополучить сложные тугоплавкие Фазы (смешанные карбиды, кврбонитриды, карбосульфиды и др.).Ддя ряда смол обменная емкость достигает максимальных значений, близких к10 мг.экв/г, что позволяет вводить и диспергироввть вматрице значительные количества тугоплавких фвз. Иснсщьзоввние смолс емкы."тьео ниже 1 мг экв/г малоэффективно в с,:изее с огрвничеееияе:ен на количествополучаее:лй дисперсии тугоплввких фаз.1 еове.ееееение плотности и физико-механических харакгеристеек композиционно 1 О материала, получаемого подобным образом, мо.жет быть достигнуто путем проведенияпроцесса термообрвботки с приложением ме.ханического давления квк в закрытой прессформе, так и в свободнодеформируемом состоя 1 ьп;, в также при повышенном давлениизащитного или инертного газа.Г 1 р и м е р 1 . На ионообменной син - ,.-. Тической смоле КЬ-7 П сообируют цирхое 111 Й из 2 еев раствора соляееой кислоты сконцентрацией металла 1 г/л, После сорбции получают смолу с содержанием циркоЯЕеия 0,07 г/л смолы. Смесь, состоящую из4,Э вес, % обработанной и высушенной навоздухе при комнатной температуре смолы,30 вес. % чистого графитового порошка и:30 вес. % фенодформвльдегидной смолы вЯвиде бакелитового лака ЛБС(ГОСТ 801- 11), пеоемешиввют в шаровой мельнице всреде этилового спирта в течение 12 ч,Затем полученную смесь сушат при 60 Сна воздухе и прессуют под давлениема Фг 5800 кгс/см: при температуре 220 С,.Г 1 рессовку Обрабатывают 11 вгревом в ср.де углеродсодержвще."о газа со скоОсте;юоколо 6 град/ч до 1200 С.,и охлаждаютс той же скоростью до кое,е евтной температуры, Далее проводят высокотемпературную обработку в графитовой пресс-форме, равноОмерно повышая температур до 2600 С,в давление до 150 кгс/см, в течение 6 чв атмосфере аргона,П р и м е р 2, На ионообменной смолеАВ-7 сорбируют ниобий из 4 н. раствора соляной кислоты с добавкой винной кислоты, имеющего концентрацию металла4,5 г/д, 11 осде сорбции получают смолу ссодержанием ниобия 0,2 г/г смолы, Смесь,состоящую из 25 вес. % обработанной смолы, 35 вес. % углеродных волокон и 40 вес.%связующего, перемешивают, прессуют поддавлением 400 кгс/см и сушат при 160 СФна воздухе в течение 48 ч, Далее смесьтермообрабвтыввют р пресс-форме под давлением 100 кгс/см нагревая со сксростью50 грвд/ч до 800 С и 75 грва/ч до 1200 Св затем ведут термообработсу при 2700 ф Спод давлением 200 кгс/см в течение 1 чв атмосфере вргона или гелия.П р и м е р 3. На ионообменной смолеАВсорбируют гафний и получают смолус содержанием металла 0,1 г/г смолы.Смесь, состоящую из 60 .вес.% обработаннойсмолы и 40 вес.% связующегоперемешивают,сушат при 120 С в течение 48 ч на воздухе и, формуют выдавливанием, Тере ообрабочку проводят под давлением аогона (р= 3 втм)в течены: 14 ч постепенно нагревая до, 1000 С. Далее обрабатывают по режиму,указанному в примере 2.Размеры получаемых микрочвстиц тугоцлввкой фазы - 0,5 - 5 мкм,Г 1 рименение предлагаемого способа позволяет исключить трудоемкие и сложные в технологическом оформлении процессы полученияметаллов и их соединений путем использования вместо них полупродукта гидрометвлдургических процессов,Как указано выше, наиболее целесообразно использование ионообменных оргвничеов.ких смол с обменной емкостью не менее1 мг.экв/г и повышенным собственным выходом кокса.В качестве исходных вешеств для сорбциимогут быть применены растворы первичного вскрытия руд, промышленные сточные.во ды, возможно использование некондиционных для гидрометвдлургии, например, по зерновому составу смол.Аппаратура для получения ионообменныхсмол проста по конструкции и в обсдуживвнии, широко разработана и легко автоматизируется, а себестоимость ионообменных смол достаточно низкая, что позволчет рассчитывать нв значительное технико-экономическое преимущество предлагаемого способа.596543 Составитель В, ЧистяковаРедактор Л, УшаковаТехред, М. Келемеш Корректор И, Гоксич Заказ 1011/25 Тираж 655 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская набд. 4/5 Филиал ППП фПатейтф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ф ормула изобретения:, Способ получения легированных углеро дистых материалов, включающий смешение углеродсодержашего и органометаллического компонейтов, формование, карбонизацию и 5 графитизацню в инертной среде, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрв щения процесса и расширения его технологических возможностей, в качестве органометаллического комцонента используют ионооб О менные синтетические смолы с обменной емкостью 1-10, мге екв/г на которых предверительно проводят сорбцию из растворовэлементов, образующих тугоплавкие фазы.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США И 3885073,кл. В 32 В 5/12, 1975.2. Авторское свидетельство СССРМ 460275, кл. С 04 В 35/54, 1973.3. Авторское свидетельство СССРИю 356263, кл. С 04 В 35/54, 1971.4, Патент США М 3809565,кл. С 04 В 35/52 1974.