Одержання силіцидів з розплавлених середовищ солей

Використовують розплави фторсиліцидів калію (K₂SiF₆) чи натрію і солі металевого компонента. Для одержання дiсилiцидiв Ti, Zr, Cr використовують розплави силікатів у суміші з оксидами тугоплавких металів. Силіциди виділяються на катоді у вигляді правильних кристалів. Метод промислового значення не має. Крім перерахованих матеріалів для утворення покрить використовують також деякі окисли, наприклад Аl₂О₃ - твердість 20000 - 24000ГПа, SiO₂ - 11-12ГПа і деякі інші окисли.

Лекція 6. Порошки для газотермічного напилювання. Одержання порошків

6.1. Принцип одержання порошків відновленням

Найпростіша реакція відновлення може бути представлена так:

MeA + X «Me + XA – Q,

де Me - будь-який метал, А - неметалічна складова (кисень, хлор,

фтор, сольовий залишок та ін.) відновлюваної хімічної сполуки, Х - відновлювач, Q - тепловий ефект реакції.

Реакція відновлення можлива лише у випадку, якщо при утворенні сполуки відновлювачем ХА виділяється енергії більше ніж при утвореннi сполуки металу МеА за реакцією Me + A ® MeА+Q_o, тобто Q >Q_o. Наприклад, при 1000 °С вільна енергія утворення діоксиду цирконію за реакцією Zr + О₂ = ZrО₂ становить 420 (Кдж/г-ат. кисню), а оксиду кальцію Ca +О₂=CaО - порядку 525 (Кдж/г-ат. кисню). Тому Са активно відновлює цирконій з його оксиду за реакцією ZrО₂ + 2Ca = Zr + 2CaО.

Але міцність сполуки змінюється з його валентністю. Сполуки металу термічно тим мiцнішi, чим нижча його валентність. Наприклад, оксид титану ТіО значно мiцніший TiO₂. Реакції відновлення відбуваються постадійно ТіО₂ ® TiО ® Ti. Тому в розрахунках необхідно враховувати теплоту утворення самого міцного із з'єднань. У випадку Ti різниця енергій утворення

Q_MeA – Q_ХА < 0.

Якщо відновлювачем є метал, то процес називають металотермічним.

6.2. Одержання порошків Fe, W, Ti, Ta, Nb

Залiзо відновлюють з окислів або газами водню і моноокисла вуглецю, або чистим твердим вуглецем. У випадку водню реакції йдуть по стадіях: t= 900°-1000°C

ЗFe₂O₃ + H₂ = 2F₃O₄ + H₂O + 7,14 Kдж;

F₃O₄ + Н₂ = 3FeO + Н₂O – 63 Kдж;

FeO + H₂ = Fe + H₂O – 30 Kдж.

Найбільш розповсюджений метод одержання порошку заліза це відновлення його CO, хоча чистота нижче ніж у випадку водню.

Аналогічно відновлюють воднем і інші метали.

WO+ 3H= W + 3HО, t=1100 – 1200 °C,

а також моноокисом вуглецю:

3WO + 3CO =3W + 3CO₂

і чистим вуглецем:

WO₃ + 3C = W + 3CO.

Порошки титану одержують металотермічним методом:

ТiO₂ + 2Са = Тi + 2СаO + 360 Kдж;

TiCl₄ + 2Ca = Ti + 2CaCl₂ ;

TiCl₄ + 4Na = Ti + 4NaCl + 723,З KДж;

TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂ + 514,З Kдж.

Аналогічно одержують порошки танталу з TaCl₅, ніобію з NbCl₅

Порошки можна одержувати також у плазмі, електролізом водних розчинів і з карбонілів.

6.3. Механічні методи одержання порошків

Порошки деяких металів, наприклад хрому, одержують шляхом дроблення в кульових чи вібраційних млинах.

Для здрібнювання металів: Ti, Zr, Hf їх гідрують, одержуючи

TiН₂, ZrН₂, HfН₂ при 800 – 900 °С. Гідриди крихкi, тому їх подрібнюють у млинах, а потім дегідрують.

6.4. Фізико-механічний метод

Пластичнi метали, наприклад мідь, плавлять і пропускають через дуже тонкий отвір. Коли струмінь металу потрапляє в струмінь повітря чи води, утворюються кульки різної крупності. Порошок розділяють по фракціях. Залежно від методу одержання порошки мають різну форму, величину, ступінь чистоти, що, у свою чергу позначається на їхніх технологічних параметрах, а також якості одержуваних газотермічних покрить.

Рис. 6.1. Розпилення металевого струменю газом

Діаметр частинок визначається імперічною формулою

d=[]+10

де - поверхневий натяг рідини металу, i - витрата металічного порошку і газу, V₂ - швидкість газу; - густина рідкого металу; - в'язкість рідкого металу.

Дата добавления: 2014-01-07