Получение карбида ванадия

13.09.2019

Чтобы избежать образования нитридов, Муассан восстанавливал пятиокись ванадия обугленным сахаром в угольной трубе без доступа воздуха (в дуговой печи). При этом был получен хорошо проплавленный, слегка графитизированный продукт, содержащий 81,3% V и 18,4% С, т. е. близкий по составу к монокарбиду ванадия. Изменяя температурный режим, удавалось получать также ряд обогащенных ванадием карбидов — твердых растворов ванадия в монокарбиде.

Руфф и Мартин получали литой карбид ванадия, нагревая с большой скоростью брикеты из смеси V2O5 + С до 2800°, и исследовали влияние углерода на температуру плавления ванадия. Полученный карбид ванадия содержал 19% связанного углерода и 0,2% свободного графита (теоретический процент углерода 19,08).

При исследовании состава карбидов ванадия, выделенных химическим или электролитическим путем из ванадиевой стали, отмечалось наличие соединений с формулами V2C3 (26,11% С), V4C3 (15,01% С) и др. Ряд карбидных фаз (пока не подтвержденных) с содержанием от 1,5 до 16% С отмечен в различных соединениях системы ванадий — углерод, полученных плавлением или спеканием смеси порошков или химически выделенных из стали.

Карбид ванадия, относящийся к фазам внедрения, имеет, подобно карбиду титана, склонность к образованию дефектных Решеток; отдельные места углерода в решетке могут оставаться свободными либо быть занятыми атомами кислорода или азота. В этом одна из причин того, что при рентгенографическом исследовании часто обнаруживают различные карбиды ванадия. В действительности же имеется лишь один карбид с широкой областью гомогенности, описываемый общей формулой VC1-х.

Фридерик и Зиттиг получили карбид ванадия из сажи и промежуточного окисла V2O3, образовавшегося после частичного становления пятиокиси водородом при 1000°. Смесь V2O3 + 5 С нагревали в токе водорода при 1100° в фарфоровой лодочке. Увеличение веса полученного монокарбида при нагреве его на воздухе составило 46,5% (теоретически 44,5%).

Получение карбида ванадия методом наращивания из тетрахлорида в присутствии водорода и углеводородов сопряжено с некоторыми трудностями. Плавящийся при 1720° металлический ванадий соединяется с вольфрамом и при высоких температурах нити карбидообразование становится невозможным. Приходится вначале вести процесс при низких температурах, примерно до 1400°, и лишь после получения на нити достаточно прочной пленки карбида ванадия повышать температуру до 2000°. Монокристалл вырастить не удается: образуются агрегаты одинаково ориентированных кристаллов цвета железа.

Кемпбелл с сотр. также осаждали карбид ванадия на вольфрамовой нити из смеси тетрахлорид ванадия + водород + углеводороды при 1500—2000°.

Как и соединения титана, соединения ванадия VC, VO, VN изоморфны и образуют твердые растворы. Крайнер и Конопицкий исследовали химическими и рентгеноструктурными методами карбид ванадия, полученный карбидизацией пятиокиси сажей при 1500° в водороде. Результаты приведены в табл. 25. За исключением четвертого образца остальные находятся выше псевдобинарного разреза VC—VO тройной диаграммы ванадий — углерод — кислород. Следует согласиться с Маурером и сотр., что, несмотря на наличие в образцах кислорода, свободные места углерода в решетке остались незамещенными.

Сырьем для промышленного производства карбида ванадия могут служить ванадат аммония, пятиокись ванадия, промежуточный окисел V2O3 (продукт водородного восстановления пятиокиси) или, реже, порошок металлического ванадия. Например, тщательно подготовленную в смесителе или шаровой мельнице смесь из 73—75% пятиокиси ванадия и 27—25% графита прессуют в брикеты и прокаливают при 1800° в трубчатой угольной печи сопротивления в атмосфере водорода. Вначале пятиокись восстанавливается до V2O3. Первичный продукт содержит 16,8—17% общего углерода, в том числе 0,1—1% в свободном виде (графит). Вторичная карбидизация в вакууме при 1600—1700° позволяет довести содержание углерода до 18,5—19%, в том числе около 0,5 % свободного. Сравнительно нелегко добиться получения карбида ванадия с теоретическим содержанием связанного углерода (19,08 %) из-за уже упомянутой изоморфности VC, VO и VN.


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