Одержання боридов електролізом

Металотермічне відновлення

Як сировину використовують оксиди металів, а відновлювачами служать Al, Mg,Ca,Si.Реакції відбуваються за схемою

МеО + В₃О₃ + Аl(Mg, Ca,Si) ® МеB + Al(Mg, Ca,Si)O_n. Наприклад: V₂O₅ + B₂O₃ + 8Mg ® 2VB + 8MgO;

ТiO₂ + B₂O₃ + 5Mg ® TiB₂ + 5MgO;

Сг₂O₃ + 2B₂O₃ + 9Mg ® 2CrB₂ + 9MgO.

Відновлення оксидів металів бором з одночасним бору-ванням.

У цьому випадку процес відбувається за реакцією

3MeO+5B ® 3MeB+B₂O_3. Шихту, узяту в стехіометричному співвідношенні, пресують у брикети завантажують у контейнер з ідентичного бориду і поміщають у вакуумну піч

Їх можна одержувати електролізом розплавів, що складаються із сумішей лужних і луго-земельних металів з їхніми оксидами.

В якості флюсів використовують фториди магнію, кальцію та літію.

При електролізі на катоді виділяється елементарний бор який утворюється в результаті відновлення ангідриду бору лужним металом

2 B₂О₃ + 3Na ® 3NaВО₂ + B.

Поряд з цим відбувається процес відновлення оксиду тугоплавкого металу, що взаємодіє з бором, утворюючи борид

TiО₂ + 4Na ® Ti + 2Na₂О; Ti + 2B ® TiB_2.

Одержання боридів осадженням з газової фази.

Боромістким компонентом може бути бромід чи хлорид бору які відновлюються за реакцією

МеCl_х +n ВCl₃ + (х + 3*n)/2Н₂ ® МеB₂ + (х + 3*n)НСl

Наприклад: TiCl₄ + 2BCl+ 5H₂ ® TiB₂ + 10HCl.

Одержання боридів відновленням оксидів металів карбідом бору (борокарбідний метод). Метод є одним з основних при промисловому одержанні боридів перехідних металів.

Основою цього методу є реакції типу

2МеО + В₄С + С ® 2МеВ₂ + 2СО.

Одержання боридів спільним відновленням оксидів металів і борного ангідриду вуглецем (вуглецевий метод). Цей метод є також одним з основних при виробництві боридів у промислових масштабах. Він оснований на реакції: МеО+В₂О₃+ 2С®Ме_хВ_у+ 2СОі відрізняється від борокарбідного тим, що як вихідну сировину можуть використовувати більш дешеві матеріали: оксиди, борний ангідрид. Оптимальні температури процесу одержання діборидів: для титану, цирконію і ніобію -1900 °С, гафнію -2000 °С, ванадію і хрому -1800 °С, вольфраму, W₂B₅ у двох стадіях відновлення при 850 °С -1 год, і утворення бориду при 1600°С - 2 год.

Газополуменевий метод подібний до того,що застосовується при одержанні карбiдів, а також нітридів перехідних металів. Але широкого промислового поширення він не одержав через дорожнечу устаткування і складності технології.

Лекція 5. Структура, властивості і методи одержання силіцидів

5.1. Структура і властивості силіцидів

Силіциди перехідних металів 4…6 груп знаходять широке застосування в літакобудуванні, атомній, ракетній і космічній техниці, головним чином для виготовлення деталей високої жаростійкістi і жароміцностi, а також для одержання захисних покрить. Найбільше застосування одержав дісиліцид молібдену, MoSi₂ завдяки доброї елекропровідності і високої стійкості до окислювання. З нього виготовляють електричні нагрівальні елементи і покриття на деталях працюючих на повітрі при температурі до 1600 °С. Властивості дісиліцидів «великої десятки» тугоплавких металів наведені в табл. 5.1

5.2. Методи одержання силіцидів

Даним часом застосовуються такі методи:

1. Прямий синтез з елементів.

2. Одержання силіцидів методом СВС.

3. Відновлення їхніх оксидів з одночасним силіціюванням.

4. Синтез з розчинів у металевих розплавах.

5. Осадження з газової фази.

6. Електроліз розплавлених середовищ.

Таблиця 5.1

Властивості деяких дісилицидів

Матеріал	Густина   т/м^3	Tпл ^ОС	Н, МПа	Е10,МПа	^OC^-1
TiSi2	4.13			3.551	10.3	132.15
ZnSi2	4.86			2.599	8.37	149.36
HfSi2	9.03			-----	-------	225.94
VSi2	4.66		8900 – 9600	-----	12.0	148.47
NbSi2	5.66			2.551	10.6 (20-1100^OC)	123.32
TaSi2	9.1			-------	10.2	116.01
CrSi2	5.0		9960 –11500	-------	12.9 (20-700^OC)	98.77
MoSi2	6.24		12000-13500	4.405	8.3	118.49
Wsi2	9.25		13000-14000	5.307	7.35	91.86

Дата добавления: 2014-01-07