УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТИТАНА Российский патент 2019 года по МПК C01B32/921 C01G23/00 B22F9/16 B22F9/14 

Описание патента на изобретение RU2686897C1

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к получению соединений с углеродом и может быть использовано для получения порошка на основе карбида титана.

Известно устройство для получения покрытия на основе карбида титана [CN 104141109 В, МПК C23C14/06, C23C14/32, опубл. 15.02.2017], содержащее электроды, расположенные в герметичной камере, подключенной к вакуумному насосу и к емкости с углеводородным газом. Электроды подключены к источнику тока. Один из электродов выполнен в виде массивной титановой пластины. В герметичной камере расположен нагреватель.

Обязательным условием работы этого устройства является создание атмосферы из углеводородного газа внутри герметичной камеры. Масса синтезируемого продукта ограничивается величиной скорости расхода титанового электрода в электроразрядном процессе.

Известно устройство для получения порошка на основе карбида титана [J. Yu et al. / Journal of Alloys and Compounds, 2017, vol. 693. - Р. 500-509], содержащее анод в виде объемной массивной титановый пластины, катод в виде графитового стержня, которые подключены к источнику постоянного тока. Анод и катод размещены на изоляторах внутри герметичной камеры, соединенной с вакуумным насосом и баллонами с инертными газами, например, Ar, H2.

Устройство обеспечивает низкую производительность, обусловленную двумя факторами: ограничивается временем, необходимым для откачки воздуха из герметичной камеры и закачки в камеру инертного газа, то есть временем работы устройства, включающим в себя время формирования инертной атмосферы пониженного давления; масса получаемого продукта ограничивается величиной скорости расхода (испарения) титанового анода.

Известно принятое за прототип устройство для получения порошка на основе карбида титана [Y. Saito et. l. / Journal of Crystal Growth, 1997, vol. 172. - Р. 163-170], содержащее герметичную камеру, заполненную газообразным Не при пониженном давлении, в полости которой на диэлектрических держателях за торцы закреплены горизонтально и соосно графитовые цилиндрические анод и катод, которые подключены к источнику постоянного тока. Свободные торцы анода и катода образуют разрядный промежуток, в котором поджигается дуговой разряд. В аноде выполнена концентрическая цилиндрическая полость на глубину, равную 60% длины анода для заполнения исходным реагентом для синтеза: порошком, содержащим углерод и титан. Диаметр анода существенно меньше диаметра катода, а именно в 2,16 раз. Катод закреплен неподвижно, а анод закреплен на винте для перемещения вдоль продольной оси в целях регулировки величины разрядного промежутка.

Обязательным условием работы этого устройства является создание разряженной инертной атмосферы Не внутри герметичной камеры. Масса синтезируемого порошкового продукта ограничивается величиной скорости расхода анода, полость которого заполнена исходными реагентами, содержащими углерод и титан.

Предложенное изобретение позволяет получить порошок на основе карбида титана в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в воздушной атмосфере при нормальных условиях.

Устройство для получения порошка на основе карбида титана, также как в прототипе, содержит цилиндрические анод и катод, выполненные из графита, анод при помощи винта закреплен на диэлектрическом держателе соосно с катодом, анод и катод подключены к источнику постоянного тока.

Согласно изобретению катод выполнен в виде вертикально расположенного стакана, к которому прикреплен диэлектрический держатель. В резьбовое отверстие диэлектрического держателя вставлен винт, соединенный c одним концом анода. Свободный конец анода расположен соосно катоду с возможностью продольного перемещения в полости катода для соприкосновения с порошковой смесью углерода и титана, помещенной на дно катода.

Предлагаемое устройство позволяет реализовать синтез порошка на основе карбида титана в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в открытой воздушной среде в полости графитового катода. При возникновении дугового разряда постоянного тока температура поднимается до нескольких тысяч градусов, в результате чего, возникают условия для синтеза карбида титана. В полости катода при горении дугового разряда генерируется газообразный оксид углерода СО, который предотвращает окисление получаемого порошка кислородом атмосферного воздуха.

По сравнению с прототипом для работы устройства не требуются операции по формированию защитной газовой разряженной атмосферы, так как анод и катод расположены на открытом воздухе, а защитная атмосфера СО генерируется самопроизвольно непосредственно в процессе горения дугового разряда в полости графитового катода.

На фиг. 1 приведена схема устройства для получения порошка на основе карбида титана.

На фиг. 2 представлена рентгеновская дифрактограмма полученного порошка на основе карбида титана.

Устройство содержит графитовый цилиндрический катод 1 в виде вертикально расположенного стакана, к стенке которого прикреплен диэлектрический держатель 2. В резьбовое отверстие диэлектрического держателя 2 вставлен винт 3, соединенный c одним концом графитового цилиндрического анода 4. Свободный конец анода 4 расположен соосно катоду 1 с возможностью продольного перемещения в его полости для соприкосновения с порошковой смесью углерода и титана 5, помещенной на дне катода 1. Анод 4 и катод 1 подключены к источнику постоянного тока 6 (ИПТ).

При включении источника постоянного тока 6 (ИПТ) между порошковой смесью углерода и титана 5 на дне графитового катода 1, и графитовым анодом 4 возникает разность потенциалов. Вращением винта 3 перемещают анод 4 внутри полости катода 1 до соприкосновения с порошковой смесью углерода и титана 5. Дуговой разряд поджигают кратковременным соприкосновением анода 4 с порошковой смесью углерода и титана 5, причем после начала протекания тока, анод 4 отводят вертикально вверх при помощи винта 3, образуя пространство для горения дугового разряда. После горения дугового разряда в течение нескольких секунд, источник постоянного тока 6 (ИПТ) отключают. После остывания анода 4 и катода 1 собирают осевший на поверхности полости катода 1 полученный порошок.

При использовании порошковой смеси углерода и титана, состоящей из титана (гексагональной структуры) с чистотой 99% и углерода (графитовой структуры) с чистотой 99% при атомарном соотношении 1:1, воздействии дугового разряда в течение 10 секунд при токе 165 А был получен порошок, содержащий титан (гексагональной структуры), углерод (графитовой структуры) и карбид титана (кубической структуры). В результате рентгенофазового анализа полученного порошка идентифицированы пять дифракционных максимумов, соответствующих кубической модификации карбида титана TiC (фиг. 2).

Похожие патенты RU2686897C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТИТАНА 2018
  • Пак Александр Яковлевич
RU2687423C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ КАРБИДА БОРА 2019
  • Мартынов Роман Сергеевич
  • Пак Александр Яковлевич
  • Мамонтов Геннадий Яковлевич
RU2700596C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА, СОДЕРЖАЩЕГО КАРБИД МОЛИБДЕНА 2019
  • Пак Александр Яковлевич
RU2716694C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ ОДНОФАЗНОГО ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО КАРБИДА СОСТАВА Ti-Zr-Nb-Hf-Ta-C С КУБИЧЕСКОЙ РЕШЕТКОЙ 2022
  • Пак Александр Яковлевич
  • Гумовская Арина Андреевна
  • Поваляев Павел Вадимович
  • Квашнин Александр Геннадьевич
RU2796134C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА, СОДЕРЖАЩЕГО ОДНОФАЗНЫЙ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЙ КАРБИД СОСТАВА Ti-Nb-Zr-Hf-Ta-C С КУБИЧЕСКОЙ РЕШЕТКОЙ 2020
  • Пак Александр Яковлевич
  • Мамонтов Геннадий Яковлевич
  • Гринчук Павел Семенович
RU2746673C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КАРБИДА ТАНТАЛА 2022
  • Пак Александр Яковлевич
  • Гумовская Арина Андреевна
  • Васильева Юлия Захаровна
RU2795956C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА, СОДЕРЖАЩЕГО КАРБИД КРЕМНИЯ И НИТРИД АЛЮМИНИЯ, ИЗ ЗОЛЫ ПРИРОДНОГО УГЛЯ 2020
  • Пак Александр Яковлевич
  • Мамонтов Геннадий Яковлевич
  • Губин Владимир Евгеньевич
  • Васильева Юлия Захаровна
RU2731094C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ДИБОРИДА ТИТАНА 2022
  • Гумовская Арина Андреевна
  • Пак Александр Яковлевич
  • Поваляев Павел Вадимович
RU2805065C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ ДИБОРИДА ХРОМА 2023
  • Поваляев Павел Вадимович
  • Пак Александр Яковлевич
  • Гумовская Арина Андреевна
  • Николаева Кристина Викторовна
  • Данилова-Третьяк Светлана Михайловна
RU2811920C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА 2023
  • Герасимов Роман Дмитриевич
  • Пак Александр Яковлевич
  • Васильева Юлия Захаровна
RU2812290C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 686 897 C1

Реферат патента 2019 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТИТАНА

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Устройство для получения порошка на основе карбида титана содержит цилиндрические анод и катод, выполненные из графита. Катод выполнен в виде вертикально расположенного стакана, к которому прикреплен диэлектрический держатель, в резьбовое отверстие которого вставлен винт, соединенный c одним концом анода. Другой конец анода расположен соосно катоду с возможностью продольного перемещения в полости катода для соприкосновения с порошковой смесью углерода и титана на дне катода. Анод и катод подключены к источнику постоянного тока. Изобретение позволяет получить порошок на основе карбида титана в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в воздушной атмосфере без создания разреженной инертной атмосферы. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 686 897 C1

Устройство для получения порошка на основе карбида титана, содержащее цилиндрические анод и катод, выполненные из графита, причем анод при помощи винта закреплен на диэлектрическом держателе соосно с катодом, анод и катод подключены к источнику постоянного тока, отличающееся тем, что катод выполнен в виде вертикально расположенного стакана, к которому прикреплен диэлектрический держатель, в резьбовое отверстие которого вставлен винт, соединенный c одним концом анода, другой конец которого расположен с возможностью продольного перемещения в полости катода для соприкосновения с порошковой смесью углерода и титана на дне катода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2686897C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА ТИТАНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1990
  • Дрозденко В.А.
  • Боровинская И.П.
  • Прозорова М.С.
  • Ратников В.И.
  • Петренко В.А.
  • Дрозденко В.И.
  • Карпов В.В.
RU2038296C1
Способ получения тугоплавких соединений на основе карбида титана и устройство для его осуществления 1990
  • Дрозденко Виктор Антонович
  • Ратников Виктор Иванович
  • Прокудина Валентина Константиновна
  • Дрозденко Валентина Ивановна
  • Петренко Владлен Андреевич
  • Бутенко Людмила Александровна
  • Прозоров Владимир Михайлович
SU1834845A3
Проходной реактор для получения углеродсодержащих материалов 1988
  • Борисенко Николай Иванович
  • Дмитров Владимир Ильич
  • Готиашвили Георгий Михайлович
  • Кузьмичев Александр Николаевич
  • Какашвили Георгий Бидзинович
SU1574533A1
РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ 1988
  • Буров Ю.М.
  • Столин А.М.
  • Боровинская И.П.
  • Мержанов А.Г.
SU1688531A1
CN 107381576 A, 24.11.2017
SAITO Y
et al., Encapsulation of carbides of chromium, molybdenum and tungsten in carbon nanocapsules by arc discharge, Journal of Crystal Growth, 1997, vol
Приспособление для воспроизведения изображения на светочувствительной фильме при посредстве промежуточного клише в способе фотоэлектрической передачи изображений на расстояние 1920
  • Адамиан И.А.
SU172A1
Деревянное стыковое устройство 1920
  • Лазарев Н.Н.
SU163A1

RU 2 686 897 C1

Авторы

Пак Александр Яковлевич

Даты

2019-05-06Публикация

2018-08-24Подача