Способ получения карбидов бора, кремния и титана Советский патент 1939 года по МПК C01B31/36 

Применяемые в технике соединения бора, кремния и титана с углеродом (карбиды) и сплавы их, например, с бором обладают высокой твердостью, позволяющей заменить ими на ряде операций алмазную пыль и алмазные круги. В,ряде случаев требуется получать карбиды, содержащие минимальное количество примесей; при этом они должны обладать повышенной твердостью.

Получение карбидов высокой чистоты в электрических печах сопротивления и дуговых затруднено необходимостью применять графитовые электроды - дорогую и дефицитную продукцию. Кроме того, неравномерность теплового поля приводит к получению материала, неоднородного по составу и кристаллизации. Герметизировать эти печи трудно.

Для получения чистых препаратов карбида бора, кремния и титана автором настоящего изобретения предлагается реакцию образования карбидов проводить в высокочастотной индукционной (бессердечниковой) электропечи. При этом шихта помещается в графитовый тигель, герметично закрываемый графитовой крышкой или в несколько угольных или графитовых патронов, устанавливаемых в тигле из непроводящего ток материала.

Электрический к. п. д. печи зависит от отношения удельных сопротивлений р индуктора и шихты, а так как для индуктора р можно считать постоянным (медь), получается, что с увеличением удельного сопротивления шихты повышается электрический к. п. д.

Для уменьшения потерь печь можно легко герметизировать.

Теплоизоляционным слоем вокруг тигля может быть древесный уголь, корунд или магнезит.

Получаемый продукт благодаря направлению теплового потока снаружи внутрь будет более равномерным по своему составу и кристаллизации.

В частности отпадают бесполезные тепловые потери на нагрев непрореагировавших шихт, спеков и т. п., что должно повысить к. п. д. печи и уменьшить удельный расход электроэнергии.

Применение электромагнитного поля высокой частоты в корне меняет физико-химическую картину процессов получения карбидов, так как, если в дуговой печи и печи сопротивления источником нагрева и передатчиком тепла шихте являются посторонние тела (электроды в дуговой электропечи, сердечник-керн в печи сопротивления), то и предлагаемом нами способе источником нагрева будут частицы восстановителя (углерода), распределенные по всей шихте, состоящей иЗ углерода и окисла соответствующего металла.

Получение желаемой температуры можно регулировать изменением крупности углерода и его сортом (нефтяной, кокс, сажа, графит и т. д.)Частицы углеродистого материала, будучи нагреты индуктированными в них токами до более высокой температуры, чем окружающий их непроводящий материал (кварцевый песок, борная кислота, борный ангидрид и т. д.) будут нагревать последний, т. е. будут являться сами источником тока, (вторичный контур), что ускорит процесс, так как в печах дуговых или сопротивления, прежде чем зерна углерода (на поверхности которых идет реакция) вступают в реакцию, их надо прогреть, а этому мещает окружающий слой из зерен окислов, обладающих плохой теплопроводностью.

Предмет изобретения.

Способ получения карбидов бора, кремния и титана путем обжига смеси кислородных соединений этих элементов с углеродом в электрической печи, отличающийся тем, что реакцию образования карбидов ведут в печах высокой частоты, например, типа индукци онной электропечи.