Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Производство карбида вольфрама

Порошок карбида вольфрама обычно получают нагреванием смеси порошков вольфрама и углерода. Реакция начинается при температуре порядка 850° и быстро протекает при 1400°. На практике процесс карбидизации проводят при температуре от 1400 до 1600°. Основная задача при этом — получение порошка карбида вольфрама с минимальным содержанием примесей и свободного углерода с частицами определенного размера и составом, максимально близким к стехиометрическому (в WC содержится 6,106% С).

Анализ продуктов реакций между вольфрамом и углеродом при совместном их нагреве в вакууме или атмосфере других газов показывает, что науглероживание протекает через газовую фазу. Предполагается, что активными реагентами являются углеводороды, однако это нельзя считать твердо установленным: СО также с успехом может выполнять эту роль. Реакции науглероживания обратимы; лучшие условия науглероживания вольфрамового порошка создаются при температуре выше 1400° и наличии углеродсодержащего газа с устойчиво высоким содержанием углерода. Эти условия выполняются при малых скоростях течения газа; быстрая подача некарбидизирующего газа или вакуум непригодны.

Креймер, Эфрос и Воронкова детально изучили механизмы образования карбида при нагревании смеси поликристаллического вольфрама с сажей в токе водорода. На первой стадии процесса образуется WC, из которого затем углерод диффундирует в вольфрам с образованием W2C. Углерод при этом диффундирует преимущественно по поверхности зерен. Контролирует скорость всего процесса диффузия углерода через WC, W2C или вольфрам; однако, строго говоря, этот вопрос еще хорошо не изучен. Поэтому при поддержании определенной минимальной концентрации углерода в газовой фазе на ход реакции можно воздействовать только изменением температуры.

На практике поддержание такой минимальной концентрации углерода может быть связано с некоторыми трудностями. К сожалению, сведения о точной концентрации, по-видимому, отсутствуют. Известно, что небольшая концентрация галоидных соединений увеличивает скорость карбидизации. Вероятно, здесь имеет место активация процесса. При нагреве смеси порошков вольфрама и углерода было найдено, что наиболее сильно науглероживающей атмосферой являлась смесь из 6 частей водорода с 1,3 частями (по объему) йодистого водорода, к которой добавляли 0,5% пропана. Совершенно очевидно, что большую роль играет чистота и активность сажи, используемой для карбидизации.

Карбид вольфрама может быть также приготовлен восстановлением WO3 углеродом. Возникающие при этом газовые реакции, зависящие в некоторых пределах от пористости шихты, усложняют получение продукта с точным содержанием углерода. Полная карбидизация смеси WO3 и углерода достигалась быстрее, чем карбидизация смеси вольфрама и сажи. Также отмечено ускоряющее влияние HJ.

Метод получения карбида вольфрама, который заслуживает дальнейшего изучения, заключается в нагреве WO3 до 850—1000° в смеси водорода и метана. Размер частиц WC при любом способе получения является функцией времени и температуры. Оказывает также влияние начальный размер частиц вольфрамового порошка, который в свою очередь зависит от начального размера частиц WO3 или вольфрамата аммония.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика