Методы получения карбидов

23.07.2019

Карбиды могут быть получены взаимодействием углерода и его соединений с металлами или их соединениями. Известны следующие способы получения карбидов:

1) получение карбидов в литом виде;

2) науглероживание порошков металлов (или окислов) твердым углеродом;

3) науглероживание порошков металлов (или окислов) газами, содержащими углерод (часто в присутствии твердого углерода);

4) осаждение из газовой фазы (метод наращивания);

5) химическое выделение карбидной фазы или углеродистых ферросплавов или расплавов (метод растворения);

6) электролиз расплавов соответствующих солей.

Промышленное применение имеют первые три способа.

Получение литых карбидов основано на сплавлении металлов с углеродом и возможно только в электрической или высокочастотной печи, так как температуры образования и плавления карбидов тугоплавких металлов лежат в пределах 2500—4000° С. Это вызывает определенные технические трудности, поэтому способ получения литых карбидов имеет ограниченное применение.

Получение карбидов науглероживанием порошков металлов или окислов металлов твердым углеродом имеет наибольшее распространение и используется для промышленного приготовления карбидов вольфрама, титана, молибдена, тантала, ванадия и других карбидов, применяемых в производстве твердых сплавов.

В качестве исходного сырья при этом способе используют порошки чистых металлов или их окислов. Углерод вводят в смесь в виде тонкого порошка сахарного угля или сажи. Смесь металла (или окисла) с углеродом тщательно перемешивают в шаровых мельницах всухую или мокрым способом. При смешивании металла с твердым углеродом дают от 5 до 10% избытка углерода (по сравнению с теоретическим содержанием его), так как в металлических порошках имеется остаточный кислород, а также для компенсации частичного выгорания углерода в печи.

При использовании смесей окислов металла с углеродом учитывают науглероживающее действие образующейся окиси углерода и применяемого защитного газа. Обычно для реакции достаточно 80—90%-ного количества углерода, которое соответствует уравнению
Методы получения карбидов

Науглероживание (карбидизацию) проводят в одну или несколько стадий в электрических или реже в газовых печах. Кроме муфельных печей непрерывного действия, применяют угольные трубчатые печи сопротивления, методические печи с молибденовыми нагревателями и вертикальные трехфазные криптоловые печи, а также высокочастотные печи периодического действия с графитовыми тиглями.

В качестве защитного газа используют водород, окись углерода, метан и смеси этих газов. При получении карбидов волфрама и молибдена в качестве защитного газа можно использовать генераторный газ или диссоциированный аммиак.

Реакция науглероживания при образовании монокарбидов протекает по следующим уравнениям:

Температура реакции науглероживания металлов с твердым углеродом в зависимости от вида карбидов лежит в пределах 1200—2200° С. В табл. 10 приведены температуры реакций получения наиболее важных карбидов из металлов или окислов при науглероживании твердым углеродом в присутствии углеводорода.

Карбиды молибдена, вольфрама и тантала лучше всего получать науглероживанием металлических порошков сажистым углеродом при температуре 1200—1600°С.

Вольфрам образует два стойких при комнатной температуре карбида: W2C и WC. При науглероживании в твердом состоянии образуется преимущественно монокарбид вольфрама WC, при науглероживании в расплаве образуется W2C. Металлокерамические твердые сплавы содержат исключительно монокарбид вольфрама.

Карбид титана готовят из смеси возможно более чистой двуокиси титана с газовой сажей при температуре 1700—2100° С.

Получение карбидов науглероживанием металловили окислов углеродсодержащими газами. Выше было показано, что при карбидизации в твердом состоянии науглероживание частично происходит и через газовую фазу. В связи с этим возможно получение карбидов науглероживанием исключительно через газовую фазу. Для этого обычно используют металл и углеводород, в результате реакции получают карбид металла и водород. Газовая карбидизация металлов происходит при более высокой температуре.

Науглероживание окислов углеродсодержащими газами проводится редко.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна