ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ КАРБИДА ВОЛЬФРАМА Разработчик Химический факультет Кафедра неорганической и физической химии Руководитель проекта: Кушхов Хасби Билялович Тел. (8662)

Цель проекта: Разработка технологии электрохимического получения наноразмерных порошков карбида вольфрама и создание на их основе керамических материалов с нанокристаллической структурой конструкционного и функционального назначения

Актуальность проекта: Развитие вольфрамовой отрасли определяется исключительными свойствами самого вольфрама (тугоплавкость, химическая, абразивная и эрозионная стойкость, высокая механическая прочность и эмиссионная способность), которые позволяют использовать его в производстве высококачественных сталей, сверхтвердых и кислотостойких сплавов, карбидов, боридов и специальных материалов для многих отраслей промышленности. Важнейшей областью использования вольфрама является его применение в виде карбида вольфрама в производстве режущих и износостойких материалов, применяемых в металлообработке, в нефтяной, газовой и горнодобывающей промышленности, в строительной индустрии, в электронике и в электротехнике. Карбид вольфрама широко применяется предприятиями ВПК, теплопоглотители, сплавы тяжелых металлов, материалы с высокой плотностью, сердечники поражающих элементов, суперсплавы для лопастей турбин, антикоррозионные покрытия и другие изделия

Традиционная технология производства карбида вольфрама в мире и в РФ : восстановление вольфрамового ангидрида с помощью водорода в электрических печах; карбидизация вольфрамового порошка с сажей или углерод содержащими газами; технология позволяет получать крупнокристаллические порошки карбида вольфрама; качество отечественной продукции уступает зарубежным аналогам и развитие отрасли тормозится отсутствием в РФ современных технологий позволяющих получать конкурентно способную продукцию

Повышения качества изделий из карбида вольфрама: Качество изделий из карбида вольфрама в основном определяется дисперсностью, т.е. размером зерна, исходного порошка. Чем меньше размер зерен порошка карбида вольфрама, тем выше качество изделий. Особенно высокими характеристиками обладают изделия, изготовленные из наноразмерных, ультрадисперсных и субмикронных порошков. В настоящие время в России нет промышленной технологии для выпуска недорогих и высококачественных мелкодисперсных (наноразмерных и ультрадисперсных) порошков карбида вольфрама.

В настоящее время российская промышленность потребляет около 3000 т твердых сплавов (примерно 10% мирового потребления). Треть из этого количества приобретается за рубежом т/год производит КЗТС, 300 т - завод "Победит", 100 т – фирма "АЛГ", остальное другие мелкие производители. Российские предприятия в настоящее время производят только средне- и крупнозернистые (более 1 мкм) твердые сплавы. Задача повышения качества твердых сплавов во всем мире решается путем их наноструктурирования.

Нетрадиционные методы синтеза карбида вольфрама - Плазмохимический синтез; –Лазерохимический синтез; –Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (ВЭС); –Синтез в ударных волнах; –Синтез в расплавах; –Электрохимический синтез

Высокотемпературный электрохимический синтез WC из ионных расплавов

Оптимальные условия ВЭС карбида вольфрама Зависимость состава катодных осадков от количества пропущенного электричества Состав исходного электролита, % моль Параметры электролиза 1.Li 2 CO Li 2 WO Na 2 WO Состав корректирующей добавки, % масс: 1.Li 2 CO 3 -86,4 2.Li 2 WO 4 -13,6 +исходный электролит 1.Плотность катодного тока, А/см 2 –1,0-1,5 2.Объемная плотность тока, А/л Температура, C Время электролиза ч – 1,0 Кол-во пропущенного электричества, А ч Состав катодных осадков Без корректировки электролита ,5 14,5 20,9 26,9 32,7 38,5 WC WC, W 2 C WC, W 2 C, W С корректировкой электролита 10,0 19,2 27,7 37,7 46,9 55,2 65,2 74,2 WC Электрохимический синтез карбида вольфрама из оксидных расплавов

Карбидно-солевая груша

Морфология нанодисперсных порошков карбида вольфрама и оптическая микрофотография спеченного нанодисперсного карбида вольфрама

Технологическая схема электрохимического синтеза нанодисперсных порошков карбида вольфрама

Принцип действия топливного элемента на основе карбида вольфрама для превращения химической энергии водорода в электроэнергию

Данные разработки защищены патентами 1.Кушхов Х.Б., Адамокова М.Н., Квашин В.А., Карданов А.Л. Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама Дата регистрации Кушхов Х.Б., Адамокова М.Н., Квашин В.А., Карданов А.Л. Способ получения нанодисперсных твердосплавных композиций на основе двойного карбида вольфрама и кобальта Дата регистрации

Спасибо за внимание !