Устройство для получения порошка на основе карбида бора

Авторы патента:

C01P2002/72 - Неорганическая химия (обработка порошков неорганических соединений для производства керамики C04B 35/00; бродильные или ферментативные способы синтеза элементов или неорганических соединений, кроме диоксида углерода, C12P 3/00; получение соединений металлов из смесей, например из руд, в качестве промежуточных соединений в металлургическом процессе при получении свободных металлов C21B,C22B; производство неметаллических элементов или неорганических соединений электролитическими способами или электрофорезом C25B)

C01B32/991 - Неметаллические элементы; их соединения

B22F9/14 - с применением электрического заряда

B22F9/002 - Изготовление металлических порошков или их суспензий

Владельцы патента RU 2700596:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (RU)

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к получению соединений с углеродом, и может быть использовано для получения порошка на основе карбида бора в металлургии, машиностроении. Устройство для получения порошка на основе карбида бора содержит диэлектрический корпус 1, на дне которого расположен цилиндрический графитовый тигель 2, в стенке которого напротив друг друга выполнены два сквозных отверстия, в которые соосно вставлены с одной стороны один конец графитового цилиндрического катода 3, а с другой стороны – один конец графитового цилиндрического анода 4. Другой конец катода 3 неподвижно закреплен на одной стенке корпуса 1 при помощи винта 6 через резьбовое отверстие. Второй конец анода 4 закреплен в держателе 7, конец которого вставлен в резьбовое отверстие в другой стенке корпуса 1. Анод 4 и катод 3 подключены к источнику постоянного тока 5. Технический результат cостоит в возможности получения порошка на основе карбида бора в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в воздушной атмосфере при нормальных условиях. Поскольку графитовый депозит в процессе горения дугового разряда постоянного тока оседает на поверхности катода, сбор синтезированного порошка на основе карбида бора может быть осуществлен отдельно от него. При этом исходная порошковая смесь аморфного углерода и аморфного бора за счет размещения в отдельно стоящем тигле не оказывает влияния на величину омического сопротивления разрядного промежутка. 2 ил.

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

Известно устройство для получения порошка на основе карбида бора [Zhou D., Seraphin S., Withers J. C. Encapsulation of crystalline boron carbide into graphitic nanoclusters from the arc-discharge soot //Chemical physics letters. - 1995. - Т. 234. - №. 1-3. - С. 233-239], содержащее электроды, расположенные в герметичной камере, соединенной с вакуумным насосом и с емкостью, заполненной газообразным гелием. Электроды подключены к источнику постоянного тока. Анод выполнен в виде цилиндрического стержня диаметром 6,4 мм и длиной 300 мм, изготовленного из материала, содержащего 17 мас. % бора и 83 мас. % графита. Катод диаметром 9,5 мм и длиной 30 мм выполнен в виде цилиндрического графитового стержня. Свободными концами анода и катода формируют разрядный промежуток величиной 1 мм.

Обязательным условием работы этого устройства является создание атмосферы, содержащей гелий. Масса синтезируемого продукта ограничена величиной скорости расхода анода в электроразрядном процессе.

Известно, принятое за прототип, устройство для получения порошка на основе карбида бора [Пак А.Я., Мамонтов Г.Я. Получение карбида бора в низковольтной электрической дуге постоянного тока, инициированной в открытом воздушном пространстве //Письма в ЖТФ. - 2018. - Т. 44. - №. 14. - С. 26-33.], содержащее графитовые электроды, подключенные к источнику постоянного тока, расположенные в открытой воздушной среде. Анод выполнен в виде графитового стержня с квадратным сечением со стороной 7 мм. Катод выполнен в виде графитового тигля объемом 6,3 мл. На дно катода насыпают порошковую смесь аморфного углерода в количестве 22 мас. % и аморфного бора 78 мас. % (с небольшим содержанием оксида бора). Между дном катода, на которое насыпают порошковую смесь углерода и бора, и свободным концом анода образуют разрядный промежуток для получения дугового разряда.

Это устройство обеспечивает получение порошка, содержащего карбид бора, смешанного с графитовым катодным депозитом, масса которого соизмерима с массой синтезируемого порошка, то есть синтезируемый порошок, содержащий карбид бора, смешан с массой катодного депозита, образующегося в процессе электроэрозии анода. Кроме того, устройство не позволяет обеспечить стабильное электрическое сопротивление разрядного промежутка, из-за его заполнения исходной порошковой смесью.

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

Устройство для получения порошка на основе карбида бора, также как в прототипе, содержит графитовые анод и катод, подключенные к источнику постоянного тока, при этом анод выполнен в виде стержня с возможностью перемещения вдоль его оси для соприкосновения с катодом.

Согласно изобретению на дне диэлектрического корпуса расположен цилиндрический графитовый тигель, в стенке которого напротив друг друга выполнены два сквозных отверстия, в которые соосно вставлены с одной стороны один конец цилиндрического катода, а с другой стороны - один конец цилиндрического анода. Другой конец катода неподвижно закреплен на одной стенке корпуса при помощи винта через резьбовое отверстие. Другой конец анода закреплен в держателе, конец которого вставлен в резьбовое отверстие в другой стенке корпуса.

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

По сравнению с прототипом, графитовый катодный депозит оседает на поверхности катода, что позволяет осуществить сбор синтезированного порошка на основе карбида бора отдельно от графитового катодного депозита, образующегося в процессе горения дугового разряда постоянного тока. Также по сравнению с прототипом исходная порошковая смесь аморфного углерода и аморфного бора не оказывает влияния на величину омического сопротивления разрядного промежутка.

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

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

Устройство для получения порошка на основе карбида бора содержит диэлектрический корпус 1, например, из стеклотекстолита СТЭФ ГОСТ-12652-74, на дне которого расположен цилиндрический графитовый тигель 2. В стенке графитового тигля 2 напротив друг друга выполнены два сквозных отверстия, в которые соосно вставлены с одной стороны - один конец графитового цилиндрического катода 3, а с другой стороны - один конец графитового цилиндрического анода 4. Катод 3 и анод 4 подключены к источнику постоянного тока 5 (ИПТ). Другой конец катода 3 неподвижно закреплен на одной стенке диэлектрического корпуса 1 при помощи винта 6 через резьбовое отверстие. Другой конец анода 4 закреплен в держателе 7, конец которого вставлен в резьбовое отверстие в другой стенке диэлектрического корпуса 1.

В качестве источника постоянного тока 5 (ИПТ) использован выпрямительно-инверторный сварочный трансформатор марки Colt Condor 200 с диапазоном рабочих токов 20-200A.

На дно цилиндрического графитового тигля 2 насыпают смесь порошкового аморфного углерода и аморфного бора 8. При включении источника постоянного тока 5 (ИПТ) в полости цилиндрического графитового тигля 2 между катодом 3 и анодом 4 возникает разность потенциалов. Вращением держателя 7 перемещают анод 4 в полости цилиндрического графитового тигля 2 до соприкосновения с катодом 3. Дуговой разряд поджигают кратковременным соприкосновением анода 4 и катода 3, при этом после начала протекания тока, анод 4 отводят от катода 3, горизонтально вдоль продольной оси при помощи держателя 7, образуя разрядный промежуток. После горения дугового разряда в течение нескольких секунд, источник постоянного тока 5 (ИПТ) отключают. После остывания катода 3, анода 4 и графитового тигля 2 собирают полученный порошок, осевший на дне и стенках тигля 2.

При использовании исходной порошковой смеси, состоящей из 6 г аморфного углерода с чистотой 95% и 0,21 г аморфного бора с чистотой 95%, воздействии дугового разряда постоянного тока в течение 10 секунд при силе тока 160 А был получен порошок, состоящий преимущественно из графита и карбида бора. Полученный порошок собран отдельно от графитового катодного депозита. В результате рентгенофазового анализа полученного порошка однозначно идентифицирована серия из дифракционных максимумов, соответствующих карбиду бора B₁₃C₂ (фиг. 2).

Устройство для получения порошка на основе карбида бора, содержащее графитовые анод и катод, подключенные к источнику постоянного тока, при этом анод выполнен в виде стержня с возможностью перемещения вдоль его оси для соприкосновения с катодом, отличающееся тем, что устройство снабжено диэлектрическим корпусом, на дне которого расположен цилиндрический графитовый тигель, в стенке которого напротив друг друга выполнены два сквозных отверстия, в которые соосно вставлены с одной стороны один конец цилиндрического катода, а с другой стороны – один конец цилиндрического анода, причем другой конец катода неподвижно закреплен на одной стенке корпуса при помощи винта через резьбовое отверстие, а другой конец анода закреплен в держателе, конец которого вставлен в резьбовое отверстие в другой стенке корпуса.

Изобретение относится к технологии получения ориентированных кристаллов слоистых гидроксисолей на основе гадолиния, которые могут быть использованы в производстве катализаторов, адсорбентов и анионно-обменных материалов, а также для формирования функциональных покрытий при создании различных гетероструктур и приборов для конверсии электромагнитного излучения, сенсоров и многоцветных светоизлучающих диодов (LEDs).

Способ уменьшения размеров частиц и степени агломерации на стадии синтеза исходных прекурсоров при получении алюмоиттриевого граната // 2700074

Изобретение относится к технологии получения соединений сложных оксидов со структурой граната, солегированных редкоземельными элементами, которые могут быть применены в технологии синтеза оптических керамических материалов лазерного качества при создании активных тел твердотельных лазеров различной геометрии.

Способ получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната с оксидами редкоземельных элементов // 2700062

Изобретение относится к области получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната, легированных редкоземельными элементами для производства керамики, используемой в качестве активной среды твердотельного лазера, термостойкого высокотемпературного электроизоляционного материала, окон или линз в оптических приборах, оптических элементах в ИК области спектра.

Способ получения оксида никеля // 2700047

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при получении адсорбентов, катализаторов гидрогенизации органических соединений газообразным водородом.

Кристаллический оксигидроксид-молибдат переходного металла // 2699794

Изобретение относится к кристаллическому оксигидроксид-молибдату переходного металла, катализатору гидрообработки, способу получения кристаллического оксигидроксида-молибдата переходного металла, способу получения катализатора гидрообработки и к способу гидрообработки.

Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов общей формулы ligaxin1-xte2 и способ его получения // 2699639

Изобретение относится к монокристаллам литиевых халькогенидов, предназначенных к применению в нелинейной оптике для реализации перестройки лазерного излучения видимого и ближнего ИК-диапазона в средний ИК-диапазон.

Способ уменьшения вычисляемой по массе площади удельной поверхности нанесенного на подложку покрытия // 2699127

Изобретение относится к способу покрытия поверхности подложки, например неорганических частиц, оксидом металла. Способ включает осаждение оксида металла из водного раствора, содержащего ионы металлов и поливалентные анионы.

Способ получения объемных алмазных структур // 2698885

Изобретение относится к производству объемных изделий (структур) из алмаза: губок, пористых структур сложной формы, и может быть использовано в твердотельной электронике для производства теплоотводов, эмиссионных электродов и высоковольтных изоляторов, в теплотехнике при конструировании эффективных теплообменников, в биологии и медицине при изготовлении фильтров и мембран.

Твердая дисперсная композиция нитрата кальция, содержащая антислеживающий агент // 2698879

Изобретение может быть использовано в строительстве при изготовлении строительных смесей, связующих композиций. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция включает частицы со средним размером от 0,1 до 1 мм и содержит антислеживающий агент, состоящий из твердого дисперсного соединения.

Способ получения сложного оксида лютеция и железа lufe2o4±δ // 2698689

Изобретение относится к технологии получения сложных оксидов, которые обладают свойствами материалов-мультиферроиков, проявляют магнитоэлектрический эффект, магнитокалорический эффект и могут быть применены в области многофункциональных устройств в информационных и энергосберегающих технологиях.

Суспензия агрегатов наноалмазов и дисперсия наноалмазов одноцифрового наноразмера // 2700528

Изобретение относится к нанотехнологии, электротехнике, электронике, энергетике и биомедицине и может быть использовано при изготовлении смазочных и абразивных материалов, модификаторов поверхности, а также изолирующих материалов для полупроводников и схемных плат.

Способ получения активного угля // 2700067

Изобретение относится к способу получения активного угля на основе полимерных композиционных материалов и может быть использовано в жидкофазных и газофазных сорбционных технологиях.

Способ изготовления изделий из ультрамелкозернистого силицированного графита // 2699641

Изобретение предназначено для химической и металлургической промышленности и может быть использовано при изготовлении подшипников, уплотнений и облицовочных плит.

Жидкий органический носитель водорода, способ его получения и водородный цикл на его основе // 2699629

Изобретение относится к области водородной энергетики, органической химии и катализа, в частности к разработке составов химических систем, способных циклично аккумулировать и высвобождать водород в каталитических процессах гидрирования-дегидрирования.

Новый способ и продукт // 2699620

Изобретение относится к соединению в виде порошка и к способу его получения, а именно карбидов, нитридов, боридов и силицидов металлов. Упомянутое соединение является продуктом реакции (i) по меньшей мере одного металла и/или металлоида и (ii) по меньшей мере одного дополнительного элемента, который является более электроотрицательным, чем упомянутый или каждый упомянутый металл и/или металлоид.

Способ и устройство для извлечения водорода из гидропереработанного отходящего газа отпарной колонны // 2699132

Изобретение относится к извлечению водорода из гидропереработанного отходящего газа отпарной колонны, а именно к устройству и способу гидропереработки. Способ включает гидропереработку потока углеводородного сырья в реакторе гидропереработки, чтобы получить выходящий поток гидропереработки.

Плазмохимический способ получения синтез-газа и установка для его осуществления // 2699124

Изобретение относится к области плазмохимии, а именно к плазмохимическому способу получения синтез-газа и установке для его осуществления. Способ включает электродуговой трехфазный плазмотрон, в который подают основной и дополнительный исходные компоненты и осуществляют их плазмохимическое взаимодействие.

Многокамерное устройство для выращивания крупных кристаллов алмазов без силовой рамы // 2699107

Изобретение относится к химическому машиностроению, к технике высоких давлений и может быть использовано для выращивания кристаллов алмазов. Устройство для выращивания кристаллов алмаза содержит установленные в заглублении земли на столе 6 соосно в ряд контейнеры 1, 2 с размещенным в каждом контейнере соответствующим многопуансонным аппаратом 3 высокого давления, а между каждым из крайних контейнеров 1 и 2 и соответствующей стеной 8 заглубления установлена по меньшей мере одна разгрузочная плита 7.

Способ получения объемных алмазных структур // 2698885

Sofc-система и способ эксплуатации sofc-системы // 2698883

Изобретение относится к системе твердооксидного топливного элемента, а также к способу эксплуатации такой системы и может быть применено в энергетике. Система твердооксидного топливного элемента содержит установку реформинга, батарею твердооксидного топливного элемента, топку для получения тепла для установки реформинга.

Способ получения металлического порошка и устройство для его осуществления // 2699886

Группа изобретений относится к получению металлического порошка. Способ включает электрический взрыв металлической проволоки во взрывной камере с принудительной циркуляцией азота в качестве рабочего газа.