Способ получения изделий из нитридов

. П. Когень, М 72) Авторы изобретения и 7) Заяви Я ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИТРИЙОВ ОБ ПОЛУЧ 4 Изобретение относится к химической технологии, в частности, к способам получения иэделий иэ нитридов переходных металлов 6 в, а, подгрупп различного состава, которые могут найти применение в электронной промышленности в качест-3 ве катодных материалов с высокими эмис-. сионными свойствами, а также в лабораторной практике в качестве образцов при изучении физико-химических и термодинамвческих свойств чистых нитридов раэлвч 30 ного состава. я тоой формыеременного и азонЕ Известно получение иэдепий иэ тугоплавких материалов методом порошковой металлургии, который состоит иэ нескольких операций, а именно, синтеза тугоппавкого соединения, гомогенизацив, помола, сушки, смешения со связкой, формования изделий прессованием или литьем, выжвгания связи, обжига изделий с целью получения спеченного беспористого черепка, окончательной механической обработки С 11 и Г 23 2Недостаток способа трудоемкость - отсутствие возможности полученистенных плотных изделий сложииэ нитридов высокой чвстоты исостава.Наиболее близким к предлагаемому явпяется способ получения изделий иэ нвтридов путем реакционного спекания т.е, совмещение операций синтеза тугоппавкого материала, его гомогенизация в спекание готового вздепия. Исходныеметаплвческие порошки титана, ниобия, ванадия уплотняют пад давлением 500 кгl ммф, попученные заготовки помещают в печь и азотвруют в интервапе 1000-2000 С при давленн та 1 атм в течение 5- 900 ми 3 Однако поскольку порошки металлов в особенности переходных ЮО подгруппы, обладают пегкой окисляемостью, материал изделий содержит относительно большое копичестзо примесного кислорода, что существенно изменяет физико-химические3 81 свойства нитридов, особенно температу ру плавления.Кроме того, дпя получения плотных иэделий из нестехиометрических нитридов требуются высокие температуры обжига, что нарушает их гомогенность из-эа высокого равновесного давления азота. А также невозможно получить плотные иэделия иэ нитридов высокой чистоты с содержанием кислорода менее 0,5 вес.%.Цель изобретения - получение плотных, бескислородных изделий из гомогенных нитриаов переменного состава.Поставленная цель достигается за счет того, что в способе попучения изделий из нитридов металпов, преимущественно Ю.,а подгрупп, путем формования заготовок с последующим азотированием, заготовки формуют из бескислородной жести соответствующего металла, а после азотирова-. ния до требуемого, состава проводят гомогенизацию в усповиях равновесия газ-поверхность твердой фазы.Предлагаемый способ осуществляется путем использования цилиндрического контейнера, закрытого крышкой на ходовой посадке, Конструкция контейнера не исключает принудительного потока азота Ов печного пространства в контейнер при поглощении газа метаплической заготов-кой, но предотвращает конвективные и диффузионные потоки кислорода и азота между контейнером и печным пространством, в котором происходит неконтропируемые процессы поглощения ипи выделения этих газов с экранов, нагревателей и стенок. Гомогенизация производится в инертном газе, При этом в контейнере устанавливается давление азота, равновесное с нитридом, эа счет его незначительной ди; азотации, и состав нитрида существенно не изменяется.П р и м е р. Заготовки из титановой и ванадиевой жести толщиной 0,2 мм в виде пластин (30 х 60 ммй) и цилиндров (Р 10, дпиной 20 мм), сваренных точечной сваркой, помещают в вольфрамовый (или молибденовый) контейнер, который закрывают крышкой на ходовой посадке. Азотирование производится в печи ТВВв среде азота высокой частоты (99,9997 о) при давлении 1,2 атм. Параметры азотирования (температуру, давление, время выдержки) выбирают с целью полученияопределенной степени насьпцения материала азотом.Кинетика иэотирования титана и ванадия исследована соответственно при0 С, 1700 С, 1900 С и 2000 С 30 18;2 8,0 0 2,76 87 2 0,7 16,70 6,66 14,6 89 сть нитридов путем звешивания заготовок углероде, Резупьтатавпены в табл. 2.Таблица 2 45 Измеряют плотно гидростатического в в четыреххлористом ты измерения предс,6 ,0 150 4986 4и 1658 С, 1700 С и 1840 С давпенииазота 1,2 атм после получасового подьема температуры до 1500 С. Гомогеннозацию проводили в течение 3 ч. при1800 С в среде гелия высокой чистоты( 99,999%).Полученные таким способом пластиныи цилиндры из нитридов титана и ванадияне имели трещин и короблений. О Лпя анализа гомогенности нитридов иопределения содержания в нем кислородаиспользуют пластины.Образцы подвергают воздействию смеси азотной и плавиковой кислот до тех 15 пор, пока их толщина не уменьшиласьвдвое. Затем методом газовой хроматографии определяют количество азота в образцах. Совпадение результатов анализа пластин до и после растворения в пределах 20 точности анализа (0,2 вес.%) свидетельствуют об их гомогенности.Содержание азота и кислорода в образцах ( Т 1 Л/ и И ) до и после их обработки в кислотах приведено в табл. 1.25 Таблица 1Заказ 953/39 Тираж 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Рвушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4 Полученные иэделия, например, из нитридов титана, в пределах точности измерения, имеют плотность, равную теоретической. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение бескислородных, плотных гомогенных изделий, а также воэможность получения плотных изделий из гомогенных бескислородных нитридов переходных металлов Юа, Уа подгрупп беспорошковым способом, минуя трудоемс кие операции размола порошков и их формирования, использование обычного, ши 1 рокораспространенного технологического оборудования, обеспечивающего нагрев реактора не выше 2000 С при величинеф о рм у па изобретения Способ получения изделий из нитридовметаллов, преимущественно /Уо, д подгрупп путем формоввния заготовок, с по 0 следующим аэотированием, о т л и ч во ш и й с я тем, что, с целью получения плотных, бескислородных изделий изгомогенных нитридов переменного соста-.ва, заготовки формуют из бескислородной15 жести соответствуюшего металла, а послеазотирования до требуемого состава проводят гомогенизвцию в условиях равновесия газ-поверхность твердой фазы,Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1. Самсонов Г. В. Нитриды. Киев, Наукова думка", 1969.2. Портной К. Н. Исследование азотирования циркония, ниобия и тантала. -И Сборник Химия и физика нитридов",Киев,