RU2349424C1 - Method of powder receiving on basis of tungsten carbide - Google Patents

Method of powder receiving on basis of tungsten carbide Download PDF

Info

Publication number
RU2349424C1
RU2349424C1 RU2007138445/02A RU2007138445A RU2349424C1 RU 2349424 C1 RU2349424 C1 RU 2349424C1 RU 2007138445/02 A RU2007138445/02 A RU 2007138445/02A RU 2007138445 A RU2007138445 A RU 2007138445A RU 2349424 C1 RU2349424 C1 RU 2349424C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tungsten
powder
mixture
receiving
basis
Prior art date
Application number
RU2007138445/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий В чеславович Благовещенский (RU)
Юрий Вячеславович Благовещенский
Николай Васильевич Алексеев (RU)
Николай Васильевич Алексеев
Андрей Владимирович Самохин (RU)
Андрей Владимирович Самохин
Юрий Иванович Мельник (RU)
Юрий Иванович Мельник
Юрий Владимирович Цветков (RU)
Юрий Владимирович Цветков
Сергей Александрович Корнев (RU)
Сергей Александрович Корнев
Original Assignee
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН filed Critical Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Priority to RU2007138445/02A priority Critical patent/RU2349424C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2349424C1 publication Critical patent/RU2349424C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention concerns powder metallurgy. In plasma reactor there are reduced oxygen-containing compound of tungsten by hydrocarbon with usage of electric discharge plasma with receiving of nano-powders mixture, containing of WC, WC2, tungsten and free carbon with content of total carbon 5.5 - 7.0 wt % and specific surface area 15 -60 m2/g. Mixture is averaged by carbon content of carbon by means of blending of received nano-powders batches with providing of total carbon content in the mixture in amount 6.2 - 6.5 wt % and it is implemented heat processing of powder composition in the presence of hydrogen at the temperature 850 - 1300°C with receiving of powder on the basis of WC. Received powder allows hexagonal crystal structure and wide range of particles medium-size from 0.03 till 1 micrometer. Into reactor it is additionally fed metal compounds, chosen from the group V, Cr, Nb, Ta, in amount 0.1 - 3.0 wt % with receiving of proper carbides, which are grain growth inhibitor at compaction of hard alloys on the basis of tungsten carbide.
EFFECT: it can be used for receiving of tungsten monocarbide of different dispersity, used in production of hard alloys on the basis of tungsten carbide.
2 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения порошков монокарбида вольфрама различной дисперсности, включая и нанопорошки, используемых в производстве твердосплавных материалов на основе карбида вольфрама.The invention relates to powder metallurgy and can be used to obtain tungsten monocarbide powders of various fineness, including nanopowders used in the production of tungsten carbide-based carbide materials.

Известен способ получения порошка карбида вольфрама из порошков вольфрама и углерода в трубчатой электрической печи. Карбидизация протекает при температуре от 1200 до 1500°С [Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов, 2 изд., М., 1976]. К недостаткам процесса следует отнести низкую производительность и невозможность получения порошков с размером частиц менее 1 мкм.A known method of producing tungsten carbide powder from tungsten and carbon powders in a tubular electric furnace. Carbidization occurs at temperatures from 1200 to 1500 ° C [Tretyakov V.I. Fundamentals of metal science and technology for the production of sintered hard alloys, 2nd ed., M., 1976]. The disadvantages of the process include low productivity and the inability to obtain powders with a particle size of less than 1 micron.

Высокодисперсные порошки карбида вольфрама с размерами частиц 30-100 нм получают, используя водорастворимые металлоорганические соединения, содержащие вольфрам, с последующей их термической обработкой в инертной или карбидизирующей газовой среде [Патент РФ 2207320 Россия]. Недостаток способа - необходимость использования в качестве вольфрамового сырья дорогостоящих металлорганических соединений.Highly dispersed tungsten carbide powders with particle sizes of 30-100 nm are obtained using water-soluble organometallic compounds containing tungsten, followed by their thermal treatment in an inert or carbidizing gas medium [RF Patent 2207320 Russia]. The disadvantage of this method is the need to use expensive organometallic compounds as tungsten raw materials.

Наноразмерные частицы карбида вольфрама формируются при управляемых одновременно протекающих реакциях восстановления и карбидизации газовым восстановителем-карбидизатором, предпочтительно смесью водорода и монооксида углерода, при медленном повышении температуры с контролируемой скоростью [Патент US 5919428]. К недостаткам процесса относится сложность его осуществления и управления, обусловленная необходимостью использования смесевого газового восстановителя-карбидизатора и тонкого регулирования температуры. Способ не позволяет получать порошок карбида вольфрама с размером частиц, выходящим за пределы наноразмерной области.Nanosized particles of tungsten carbide are formed during simultaneous reduction and carbidization reactions with a gas reducing agent-carbidizer, preferably a mixture of hydrogen and carbon monoxide, at a slow temperature increase at a controlled speed [US Patent 5919428]. The disadvantages of the process include the complexity of its implementation and control, due to the need to use a mixed gas reducing agent-carbidizer and fine temperature control. The method does not allow to obtain a powder of tungsten carbide with a particle size outside the nanoscale region.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ультрадисперсного высокочистого порошка карбида вольфрама [Патент JP 1115810]. Ультрадисперсный порошок карбида вольфрама предложено получать при взаимодействии порошка оксида или карбонила вольфрама с размером частиц 1-20 мкм со смесью водорода и углеводорода в потоке аргоновой высокочастотной плазмы. Продукты высокотемпературной реакции подвергаются интенсивной закалке за счет ввода водорода или аммиака. Полученный продукт состоит из нанопорошка карбида вольфрама кубической кристаллической структуры с размером частиц не более 0.03 мкм и имеет чистоту 99.9%.Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method for producing ultrafine highly pure tungsten carbide powder [Patent JP 1115810]. It is proposed to obtain ultrafine tungsten carbide powder by reacting a tungsten oxide or carbonyl powder with a particle size of 1-20 μm with a mixture of hydrogen and hydrocarbon in a high-frequency plasma argon stream. The products of the high-temperature reaction are subjected to intensive hardening due to the introduction of hydrogen or ammonia. The resulting product consists of a tungsten carbide nanopowder of a cubic crystalline structure with a particle size of not more than 0.03 μm and has a purity of 99.9%.

К недостаткам способа относится:The disadvantages of the method include:

1. Получаемый карбид вольфрама имеет кубическую кристаллическую структуру, что делает его непригодным для применения в производстве твердых сплавов, которое является основным потребителем карбида вольфрама.1. The resulting tungsten carbide has a cubic crystalline structure, which makes it unsuitable for use in the production of hard alloys, which is the main consumer of tungsten carbide.

2. Процесс проводится с использованием вакуума, что усложняет аппаратурное оформление.2. The process is carried out using vacuum, which complicates the hardware design.

3. В процессе могут быть получены только порошки, состоящие из частиц с размером не более 0.03 мкм, что может ограничивать область применения получаемого продукта.3. In the process, only powders consisting of particles with a size of not more than 0.03 μm can be obtained, which may limit the scope of the resulting product.

Техническим результатом изобретения является обеспечение получения порошка карбида вольфрама с гексагональной структурой при возможности изменения среднего размера частиц в широком диапазоне от 0.03 до 1 мкм.The technical result of the invention is the provision of obtaining a powder of tungsten carbide with a hexagonal structure with the possibility of changing the average particle size in a wide range from 0.03 to 1 μm.

Технический результат достигается тем, что в способе получения порошка на основе карбида вольфрама (WC), включающем восстановление в плазменном реакторе кислородсодержащих соединений вольфрама углеводородами с использованием плазмы электрического разряда, восстановление в реакторе осуществляют с получением смеси нанопорошков, состоящей из WC, WC2, вольфрама и свободного углерода с содержанием общего углерода 5,5-7,0 мас.% и удельной поверхностью 15-60 м2/г, усредняют ее по содержанию углерода путем смешивания партий полученных нанопорошков с обеспечением содержания общего углерода в смеси в количестве 6,2-6,5 мас.% и проводят термообработку порошковой смеси в присутствии водорода при температуре 850-1300°С с получением порошка на основе WC.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a powder based on tungsten carbide (WC), including the reduction of oxygen-containing tungsten compounds in a plasma reactor by hydrocarbons using electric discharge plasma, the reduction in the reactor is carried out to obtain a mixture of nanopowders consisting of WC, WC 2 , tungsten and free carbon with a total carbon content of 5.5-7.0 wt.% and a specific surface area of 15-60 m 2 / g, it is averaged on the carbon content obtained by mixing batches nanopowders providing the total carbon content in the mixture in an amount of 6.2-6.5 wt.% and a heat treatment of the powder mixture in the presence of hydrogen at a temperature of 850-1300 ° C to give a powder based on WC.

Порошки, получаемые при синтезе в термической плазме, могут содержать также карбиды и металлы из группы V, Cr, Nb, Та при их содержании 0.1-3 массовых %.The powders obtained by synthesis in thermal plasma can also contain carbides and metals from the group V, Cr, Nb, and Ta at a content of 0.1–3 mass%.

Отличительными особенностями и преимуществами процесса является: проведение первой стадии в термической плазме позволяет использовать традиционное вольфрамовое сырье (триоксид вольфрама, вольфраматы аммония, вольфрамовую кислоту) и получать первичный продукт в виде нанопорошка с удельной поверхностью 15-60 м2/г, при этом процесс реализуется при давлении порядка атмосферного без использования вакуума, что упрощает аппаратурную схему;Distinctive features and advantages of the process are: the first stage in thermal plasma allows the use of traditional tungsten raw materials (tungsten trioxide, ammonium tungstates, tungsten acid) and obtain the primary product in the form of a nanopowder with a specific surface area of 15-60 m 2 / g, while the process is implemented at a pressure of the order of atmospheric without the use of vacuum, which simplifies the hardware circuit;

усреднение содержания углерода при смешении отдельных партий первичного продукта упрощает управление первой стадией процесса и в дальнейшем обеспечивает получение конечного продукта - гексагонального монокарбида вольфрама с минимальным содержанием примесей свободного углерода и низших карбидов вольфрама;averaging the carbon content when mixing individual batches of the primary product simplifies the control of the first stage of the process and subsequently provides the final product — hexagonal tungsten monocarbide with a minimum content of free carbon impurities and lower tungsten carbides;

термообработка первичного продукта позволяет получать монокарбид вольфрама с гексагональной кристаллической структурой и средним размером частиц, регулируемым в широком диапазоне 0.03-3 мкм, что позволяет получать как нанопорошки, так и порошки субмикронных и микронных размеров.heat treatment of the primary product allows one to obtain tungsten monocarbide with a hexagonal crystal structure and an average particle size adjustable in a wide range of 0.03-3 μm, which allows one to obtain both nanopowders and submicron and micron powders.

Предлагаемый процесс реализуется следующим образом.The proposed process is implemented as follows.

Исходный порошок оксидных соединений вольфрама - триоксид вольфрама, вольфрамат аммония, вольфрамовая кислота, имеющий размер частиц менее 40 мкм, вводится в поток термической плазмы. Использование более крупных исходных порошков нежелательно, т.к. при этом не будет обеспечиваться полная переработка исходного сырья в плазменном потоке. Для генерации плазмы используется электрический разряд - дуговой, высокочастотный, сверхвысокочастотный. В качестве плазмообразующего газа используется водород или его смесь с азотом или аргоном. Температура термической плазмы на выходе из плазменного генератора должна быть не менее 3000 К для обеспечения перевода исходного сырья в газовую фазу и диссоциации вводимых углеводородов. Исходный порошок соединений вольфрама подается в плазменный поток транспортирующим газом - газообразными углеводородами или их смесями с азотом, аргоном или водородом.The initial powder of tungsten oxide compounds - tungsten trioxide, ammonium tungstate, tungsten acid having a particle size of less than 40 microns, is introduced into the thermal plasma stream. The use of larger starting powders is undesirable since however, complete processing of the feedstock in the plasma stream will not be ensured. To generate plasma, an electric discharge is used - arc, high-frequency, microwave. As a plasma-forming gas, hydrogen or its mixture with nitrogen or argon is used. The temperature of the thermal plasma at the exit from the plasma generator must be at least 3000 K to ensure the transfer of the feedstock to the gas phase and the dissociation of the introduced hydrocarbons. The initial powder of tungsten compounds is fed into the plasma stream by a transporting gas - gaseous hydrocarbons or mixtures thereof with nitrogen, argon or hydrogen.

Реагирующая смесь поступает в реактор, где происходит образование многокомпонентного нанопорошка, содержащего W, W2C, WC1-x, WC и С, причем преобладающими являются карбидные фазы, содержание которых составляет не менее 75%. Удельная поверхность нанопорошка находится в диапазоне 15-60 м2/г, и ее величина определяется параметрами процесса и требованиями к конечному продукту. Из порошка с удельной поверхностью менее 15 м2/г при термообработки будет невозможно получать целевой монокарбид вольфрама в виде нанопорошка, а получение порошка с удельной поверхностью более 60 м2/г нецелесообразно из-за высоких энергозатрат в плазменном процессе.The reacting mixture enters the reactor, where the formation of a multicomponent nanopowder containing W, W 2 C, WC 1-x , WC and C takes place, with carbide phases prevailing, the content of which is not less than 75%. The specific surface of the nanopowder is in the range of 15-60 m 2 / g, and its value is determined by the process parameters and the requirements for the final product. It will be impossible to obtain the target tungsten monocarbide in the form of a nanopowder from a powder with a specific surface area of less than 15 m 2 / g, and obtaining a powder with a specific surface of more than 60 m 2 / g is impractical due to the high energy consumption in the plasma process.

К исходному вольфрамовому сырью могут быть добавлены оксидные соединения металлов V, Cr, Nb, Та, содержание которых по металлу может находиться в диапазоне 0,1-3% по отношению к исходному вольфраму. Назначение этих добавок металлов - обеспечить присутствие карбидов указанных металлов (VC, Cr3С2, NbC, ТаС) в целевом продукте - порошке гексагонального монокарбида вольфрама. Дополнительно вводимые карбиды являются ингибиторами роста зерна при компактировании твердых сплавов на основе карбида вольфрама, что позволяет получать наноструктурные твердые сплавы с повышенными физико-механическими характеристиками. Диапазон содержания карбидов - ингибиторов - соответствует величинам, полученным в известных к настоящему времени экспериментальных исследованиях.Oxide compounds of metals V, Cr, Nb, and Ta can be added to the tungsten feedstock, the metal content of which can be in the range of 0.1-3% with respect to the tungsten feed. The purpose of these metal additives is to ensure the presence of carbides of these metals (VC, Cr 3 C 2 , NbC, TaC) in the target product - hexagonal tungsten monocarbide powder. Additionally introduced carbides are inhibitors of grain growth during compaction of tungsten carbide-based hard alloys, which makes it possible to obtain nanostructured hard alloys with enhanced physical and mechanical characteristics. The range of carbides - inhibitors - corresponds to the values obtained in currently known experimental studies.

Партии порошков, получаемые в плазменном процессе в разное время, могут иметь различия в содержании общего углерода за счет случайных флуктуации параметров плазменного процесса. Различие в содержании общего углерода имеют порошки, собираемые из различных узлов плазменной установки - реактора и фильтра. Это различие может составлять 0.3-0.5 мас.%, что делает необходимой операцию осреднения получаемого промежуточного продукта. Целевой продукт - монокарбид вольфрама WC - является химическим соединением постоянного состава, имеющим очень узкую области гомогенности, поэтому общее содержание углерода в промежуточной многокомпонентной системе W - С должно быть равным или несколько превышать стехиометрическое содержание углерода в монокарбиде WC.The batches of powders obtained in the plasma process at different times may have differences in the total carbon content due to random fluctuations in the parameters of the plasma process. The difference in the total carbon content is found in powders collected from various components of the plasma system — the reactor and the filter. This difference can be 0.3-0.5 wt.%, Which makes it necessary to average the obtained intermediate product. The target product, WC tungsten monocarbide, is a chemical compound of constant composition having a very narrow region of homogeneity; therefore, the total carbon content in the W-C intermediate multicomponent system should be equal to or slightly higher than the stoichiometric carbon content in WC monocarbide.

Для обеспечения постоянного заданного содержания углерода в промежуточном продукте, поступающего в дальнейшем на карбидизацию в условиях термообработки, отдельные партии порошка смешиваются в пропорции, при которой итоговое содержание общего углерода в смеси составляет 6.2-6.5%. Незначительное превышение содержания углерода по сравнению со стехиометрическим обусловлено присутствием некоторого количества кислородсодержащих соединений в порошке. При последующей термообработке эти кислородсодержащие соединения вступают в химическую реакцию с углеродом, приводя к уменьшению его количества. Это уменьшение обычно находится в пределах 0.1-0.35%.To ensure a constant predetermined carbon content in the intermediate product, which subsequently goes to carbidization under heat treatment conditions, individual batches of powder are mixed in a proportion at which the total total carbon content in the mixture is 6.2-6.5%. A slight excess of carbon compared with stoichiometric due to the presence of a certain amount of oxygen-containing compounds in the powder. During the subsequent heat treatment, these oxygen-containing compounds enter into a chemical reaction with carbon, leading to a decrease in its amount. This decrease is usually in the range 0.1-0.35%.

Смешение партий полученного нанопорошка может производиться в порошковых смесителях, например в различного типа мельницах.Mixing batches of the obtained nanopowder can be carried out in powder mixers, for example, in various types of mills.

Усредненная смесь полученного многокомпонентного нанопорошка подвергается термообработке, при которой происходит полная карбидизация с получением чистого порошка гексагонального монокарбида вольфрама WC. Термообработка может быть реализована в электропечах, например, трубчатого типа, которые используются в настоящее время в твердосплавном производстве. Термообработка проводится в водороде или в смесях водорода с аргоном или азотом при температуре в диапазоне 850-1300°С. Значения температуры и продолжительности термообработки определяются требованиями к размеру частиц получаемого монокарбида вольфрама. Для получения порошка, состоящего из наноразмерных частиц, термообработка должно проводиться при температуре не более 1000°С, а для получения порошков с микронными частицами температура может быть повышена до 1200-1300°С. Более высокая температура термообработки нецелесообразна в связи с увеличением энергозатрат и значительным увеличением размера частиц целевого порошка монокарбида вольфрама, а термообработка при температуре ниже 850°С не обеспечивает полного превращения промежуточного продукта в гексагональный монокарбид вольфрама.The averaged mixture of the obtained multicomponent nanopowder is subjected to heat treatment, in which complete carbidization occurs to obtain a pure powder of hexagonal WC tungsten monocarbide. Heat treatment can be implemented in electric furnaces, for example, tubular type, which are currently used in carbide production. Heat treatment is carried out in hydrogen or in mixtures of hydrogen with argon or nitrogen at a temperature in the range of 850-1300 ° C. The temperature and duration of the heat treatment are determined by the requirements for the particle size of the resulting tungsten monocarbide. To obtain a powder consisting of nanosized particles, heat treatment should be carried out at a temperature of not more than 1000 ° C, and to obtain powders with micron particles, the temperature can be increased to 1200-1300 ° C. A higher heat treatment temperature is impractical due to an increase in energy consumption and a significant increase in the particle size of the target tungsten monocarbide powder, and heat treatment at a temperature below 850 ° C does not completely transform the intermediate into hexagonal tungsten monocarbide.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Пример 1.Example 1

В поток термической плазмы, получаемой при нагреве в плазменном генераторе смеси водород (50 об.%) - азот (50 об.%), смесью транспортирующих газов пропана и азота вводится порошок триоксида вольфрама с размером частиц <40 мкм. В результате химических реакций в плазме и последующей конденсации из газовой фазы происходит образование многокомпонентного нанопорошка, содержащего W, W2C, WC1-x, WC и С. Нанопорошок осаждается на внутренней водоохлаждаемой поверхности плазменного реактора, а также выносится газовым потоком в фильтр. Из реактора выгружается нанопорошок с удельной поверхностью 15 м2/г, содержащий 6.1 мас.% общего углерода, порошок, выгружаемый из фильтра содержит 6.7 мас.% общего углерода.Tungsten trioxide powder with a particle size <40 μm is introduced into the thermal plasma stream obtained by heating a mixture of hydrogen (50 vol.%) - nitrogen (50 vol.%) In a plasma generator, and a mixture of transporting propane and nitrogen gases. As a result of chemical reactions in the plasma and subsequent condensation from the gas phase, a multicomponent nanopowder is formed containing W, W 2 C, WC 1-x , WC and C. The nanopowder is deposited on the internal water-cooled surface of the plasma reactor and is also carried out by the gas stream into the filter. A nanopowder with a specific surface area of 15 m 2 / g containing 6.1 wt.% Of total carbon is discharged from the reactor, the powder discharged from the filter contains 6.7 wt.% Of total carbon.

Порошки смешиваются в соотношении 2:1 по массе, в результате получается смесь с содержанием углерода 6.3 мас.%.The powders are mixed in a ratio of 2: 1 by weight, resulting in a mixture with a carbon content of 6.3 wt.%.

Смесь подвергается термообработке в среде водорода при температуре 1300°С, после которой образуется однофазный порошок гексагонального монокарбида вольфрама со средним размером частиц 1 мкм.The mixture is subjected to heat treatment in a hydrogen medium at a temperature of 1300 ° C, after which a single-phase powder of hexagonal tungsten monocarbide with an average particle size of 1 μm is formed.

Пример 2.Example 2

В поток термической плазмы, получаемой при нагреве в электродуговом плазмотроне постоянного тока при нагреве водорода, транспортирующим газом - смесью пропана с аргоном - вводится порошок паравольфрамата аммония с размером частиц <40 мкм. В результате химических реакций в плазме и последующей конденсации из газовой фазы происходит образование многокомпонентного нанопорошка, содержащего WC1-x, W2C, W, С. Нанопорошок осаждается на внутренней водоохлаждаемой поверхности плазменного реактора, а также выносится газовым потоком в фильтр.Ammonium paratungstate powder with a particle size <40 μm is introduced into the thermal plasma stream obtained by heating in a direct current electric arc plasma torch by heating hydrogen, a conveying gas - a mixture of propane and argon. As a result of chemical reactions in the plasma and subsequent condensation from the gas phase, a multicomponent nanopowder is formed containing WC 1-x , W 2 C, W, C. The nanopowder is deposited on the internal water-cooled surface of the plasma reactor and is also carried out by the gas stream into the filter.

После первого часа работы из реактора выгружается нанопорошок с удельной поверхностью 30 м2/г, содержащий 6.1 мас.% общего углерода, после второго часа работы выгруженный из реактора нанопорошок содержит 6.2 мас.% общего углерода. Порошок, выгружаемый из фильтра после первого часа работы, содержит 6.7 мас.% общего углерода, выгружаемый после второго часа, - 6.8 мас.% общего углерода.After the first hour of operation, a nanopowder with a specific surface area of 30 m 2 / g containing 6.1 wt.% Of total carbon is discharged from the reactor, after the second hour of operation, the nanopowder discharged from the reactor contains 6.2 wt.% Of total carbon. The powder discharged from the filter after the first hour of operation contains 6.7 wt.% Of total carbon, discharged after the second hour - 6.8 wt.% Of total carbon.

Четыре порции полученных порошков смешиваются в соотношении 2:2:1:1 по массе, в результате чего получается смесь с содержанием углерода 6.35 мас.%.Four portions of the obtained powders are mixed in a ratio of 2: 2: 1: 1 by weight, resulting in a mixture with a carbon content of 6.35 wt.%.

Смесь подвергается термообработке в среде водорода при температуре 980°С, в результате которой образуется однофазный порошок гексагонального монокарбида вольфрама со средним размером частиц 60 нм.The mixture is subjected to heat treatment in a hydrogen medium at a temperature of 980 ° C, which results in the formation of a single-phase powder of hexagonal tungsten monocarbide with an average particle size of 60 nm.

Пример 3.Example 3

В поток термической плазмы, получаемой при нагреве в плазменном генераторе смеси водород (50 об.%) - аргон (50 об.%), смесью транспортирующих газов метана и аргона вводится смесь порошков триоксида вольфрама WO3 и оксида ванадия V2О5 при массовом соотношении V/W=0.01 и размере частиц <40 мкм. В результате химических реакций в плазме и последующей конденсации из газовой фазы происходит образование многокомпонентного нанопорошка, содержащего WC1-x, W2C, W, С с присутствием соединений V. Нанопорошок осаждается на внутренней водоохлаждаемой поверхности плазменного реактора, а также выносится газовым потоком в фильтр. Из реактора выгружается нанопорошок с удельной поверхностью 50 м2/г, содержащий 6,3 мас.% общего углерода, порошок, выгружаемый из фильтра, содержит 6,8 мас.% общего углерода. Порошки смешиваются в соотношении 2.5:1 по массе, в результате получается смесь с содержанием углерода 6.44 мас.%.A mixture of tungsten trioxide WO 3 and vanadium oxide V 2 O 5 is introduced into a stream of thermal plasma obtained by heating a mixture of hydrogen (50 vol.%) - argon (50 vol.%) In a plasma generator with a mixture of transporting gases of methane and argon V / W ratio = 0.01 and particle size <40 μm. As a result of chemical reactions in the plasma and subsequent condensation from the gas phase, a multicomponent nanopowder is formed containing WC 1-x , W 2 C, W, C with the presence of compounds V. The nanopowder is deposited on the internal water-cooled surface of the plasma reactor and is also carried out by a gas stream in filter. A nanopowder with a specific surface area of 50 m 2 / g containing 6.3 wt.% Total carbon is discharged from the reactor; the powder discharged from the filter contains 6.8 wt.% Total carbon. The powders are mixed in a ratio of 2.5: 1 by weight, resulting in a mixture with a carbon content of 6.44 wt.%.

Смесь подвергается термообработке в среде водорода при температуре 980°С, в результате которой образуется однофазный порошок гексагонального монокарбида вольфрама со средним размером частиц 30 нм.The mixture is subjected to heat treatment in a hydrogen medium at a temperature of 980 ° C, as a result of which a single-phase powder of hexagonal tungsten monocarbide with an average particle size of 30 nm is formed.

Claims (2)

1. Способ получения порошка на основе карбида вольфрама (WC), включающий восстановление в плазменном реакторе кислородсодержащих соединений вольфрама углеводородами с использованием плазмы электрического разряда, отличающийся тем, что восстановление в реакторе осуществляют с получением смеси нанопорошков, состоящей из WC, WC2, вольфрама и свободного углерода с содержанием общего углерода 5,5-7,0 мас.% и удельной поверхностью 15-60 м2/г, усредняют ее по содержанию углерода путем смешивания партий полученных нанопорошков с обеспечением содержания общего углерода в смеси в количестве 6,2-6,5 мас.% и проводят термообработку порошковой смеси в присутствии водорода при температуре 850-1300°С с получением порошка на основе WC.1. A method of producing a powder based on tungsten carbide (WC), comprising the reduction of oxygen-containing tungsten compounds in a plasma reactor by hydrocarbons using electric discharge plasma, characterized in that the reduction in the reactor is carried out to obtain a mixture of nanopowders consisting of WC, WC 2 , tungsten and free carbon to total carbon content of 5.5-7.0 wt.% and a specific surface area of 15-60 m 2 / g, it is averaged on the carbon content obtained by mixing batches with software containing nanopowders tions of total carbon in the mixture in an amount of 6.2-6.5 wt.% and a heat treatment of the powder mixture in the presence of hydrogen at a temperature of 850-1300 ° C to give a powder based on WC. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в реактор дополнительно подают соединения металлов, выбранных из группы V, Cr, Nb, Та, в количестве 0,1-3,0 мас.%. 2. The method according to claim 1, characterized in that the reactor additionally serves metal compounds selected from the group V, Cr, Nb, Ta, in an amount of 0.1-3.0 wt.%.
RU2007138445/02A 2007-10-18 2007-10-18 Method of powder receiving on basis of tungsten carbide RU2349424C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138445/02A RU2349424C1 (en) 2007-10-18 2007-10-18 Method of powder receiving on basis of tungsten carbide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138445/02A RU2349424C1 (en) 2007-10-18 2007-10-18 Method of powder receiving on basis of tungsten carbide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2349424C1 true RU2349424C1 (en) 2009-03-20

Family

ID=40545167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007138445/02A RU2349424C1 (en) 2007-10-18 2007-10-18 Method of powder receiving on basis of tungsten carbide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2349424C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455117C2 (en) * 2009-10-21 2012-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Method of producing tungsten carbide-based nanopowder
RU2470083C1 (en) * 2011-06-27 2012-12-20 Александр Юрьевич Вахрушин Method of producing hard alloy on basis of cast eutectic cemented carbide and hard alloy thus produced
RU2489232C1 (en) * 2011-12-22 2013-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" Method of producing metal nano-sized powders
WO2018015547A1 (en) 2016-07-21 2018-01-25 Metasphere Technology Ab Manufacture of tungsten monocarbide (wc) spherical powder
RU2669676C2 (en) * 2016-12-16 2018-10-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Method for producing tungsten carbide nanopowder
RU2730461C1 (en) * 2020-03-26 2020-08-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Method of producing nanocrystalline cubic tungsten carbide

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455117C2 (en) * 2009-10-21 2012-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Method of producing tungsten carbide-based nanopowder
RU2470083C1 (en) * 2011-06-27 2012-12-20 Александр Юрьевич Вахрушин Method of producing hard alloy on basis of cast eutectic cemented carbide and hard alloy thus produced
RU2489232C1 (en) * 2011-12-22 2013-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" Method of producing metal nano-sized powders
WO2018015547A1 (en) 2016-07-21 2018-01-25 Metasphere Technology Ab Manufacture of tungsten monocarbide (wc) spherical powder
RU2644483C2 (en) * 2016-07-21 2018-02-12 Руслан Алексеевич Шевченко Method of producing spherical powder of tungsten monocarbide wc
US11072533B2 (en) 2016-07-21 2021-07-27 Höganäs Ab (Publ) Manufacture of tungsten monocarbide (WC) spherical powder
RU2669676C2 (en) * 2016-12-16 2018-10-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Method for producing tungsten carbide nanopowder
RU2730461C1 (en) * 2020-03-26 2020-08-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Method of producing nanocrystalline cubic tungsten carbide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1843834B1 (en) Induction plasma synthesis of nanopowders
US8859931B2 (en) Plasma synthesis of nanopowders
JP2980987B2 (en) Method and apparatus for producing nanostructured materials
RU2349424C1 (en) Method of powder receiving on basis of tungsten carbide
Kim et al. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes by induction thermal plasma
Ishigaki et al. Controlling the synthesis of TaC nanopowders by injecting liquid precursor into RF induction plasma
RU2489232C1 (en) Method of producing metal nano-sized powders
Samokhin et al. Tungsten carbide and vanadium carbide nanopowders synthesis in DC plasma reactor
Choi et al. Synthesis of cobalt boride nanoparticles using RF thermal plasma
Wang et al. Size-controlled synthesis of high-purity tungsten carbide powders via a carbothermic reduction–carburization process
Isaeva et al. Preparation of nanopowders of carbides and hard-alloy mixtures applying low-temperature plasma
JP4140324B2 (en) Metal boride powder and method for producing the same
Kakati et al. Synthesis of titanium oxide and titanium nitride nano-particles with narrow size distribution by supersonic thermal plasma expansion
Wu et al. Synthesis of tungsten carbide nanopowders by direct carbonization of tungsten oxide and carbon: Effects of tungsten oxide source on phase structure and morphology evolution
Suresh et al. Synthesis of nanophase alumina, and spheroidization of alumina particles, and phase transition studies through DC thermal plasma processing
Jin et al. Phase evolution in the synthesis of WC–Co–Cr3C2–VC nanocomposite powders from precursors
Samokhin et al. Nanopowders production and micron-sized powders spheroidization in dc plasma reactors
RU2593061C1 (en) Method of obtaining ultra-disperse powders of titanium
RU2434807C1 (en) Method of producing nanopowder of carbon-element systems
WO2021100320A1 (en) Microparticles
JP2008285700A (en) Molybdenum ultrafine powder, and method for producing the same
Jiang et al. Reactive deposition of tungsten and titanium carbides by induction plasma
Krutskii et al. Synthesis of Fine Vanadium-Carbide (VC 0.88) Powder Using Carbon Nanofiber
Bouyer et al. Thermal plasma processing of nanostructured Si-based ceramic materials
Nakamura Synthesis of nanoparticles by radio frequency induction thermal plasma