RU2661298C2 - Способ получения порошка карбида вольфрама - Google Patents
Способ получения порошка карбида вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661298C2 RU2661298C2 RU2016121376A RU2016121376A RU2661298C2 RU 2661298 C2 RU2661298 C2 RU 2661298C2 RU 2016121376 A RU2016121376 A RU 2016121376A RU 2016121376 A RU2016121376 A RU 2016121376A RU 2661298 C2 RU2661298 C2 RU 2661298C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten carbide
- tungsten
- mol
- carbide powder
- tungstate
- Prior art date
Links
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 21
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003658 tungsten compounds Chemical class 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/04—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from melts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/949—Tungsten or molybdenum carbides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрохимическому получению чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью и электрокаталитическими свойствами. Ведут электролиз расплава, содержащего 35,0-45,0 мол. % вольфрамата лития, 15,0-20,0 мол. % карбоната натрия и остальное - вольфрамат натрия, в открытых ваннах в гальваностатическом режиме при плотности катодного тока 2,5-7,5 А/см2. Обеспечивается получение порошка из устойчивого электролита. 3 пр.
Description
Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений вольфрама и может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью, электрокаталитическими свойствами.
Изобретение может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама. Способ позволяет повысить устойчивость электролита и понизить стоимость исходного сырья.
Электролиз ведут при температуре 900°C, в качестве источника вольфрама используется вольфрамат лития, в качестве источника углерода используется карбонат натрия, плотность тока 2,5-7,5 А/см2.
Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений вольфрама и может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью, электрокаталитическими свойствами. Карбид вольфрама применяется в качестве катализатора взамен платины в процессах органического синтеза, электрокаталитических процессах (электроокисление, электровосстановление водорода) в топливных элементах.
Известны способы получения карбида вольфрама электрохимическим синтезом из расплавленных электролитов [1-3].
Наиболее близким является способ получения [3].
Задачей, поставленной авторами изобретения, является повышение устойчивости электролита и понижение стоимости исходного сырья.
Задача решается следующим образом.
Используется расплав для электрохимического синтеза карбида вольфрама, содержащий вольфрамат лития, карбонат натрия и вольфрамат натрия при следующем соотношении компонентов, мол. %:
| Вольфрамат лития | 35,0-45,0 |
| Карбонат натрия | 15,0-20,0 |
| Вольфрамат натрия | остальное |
Для осуществления электрохимического синтеза необходимо, чтобы потенциалы электровыделения углерода и вольфрама были равны или близки. Поэтому используется расплав, значения напряжения разложения карбоната натрия и вольфрамата лития близки и происходит совместное электроосаждение углерода и вольфрама с образованием WC. Растворитель Na2WO4 выбран на том основании, что система Li2WO4-Na2WO4 является самой низкотемпературной оксидной системой для выделения металлического вольфрама на электроотрицательные подложки (никель).
Карбонат натрия является более устойчивым и наиболее дешевым из всех карбонатов щелочных металлов, и его наличие в электролите синтеза позволяет повысить устойчивость электролита и понизить стоимость исходного сырья.
Электролит готовят расплавлением в электропечи смеси вольфраматов натрия и лития в графитовом тигле. При достижении 700°C в расплав добавляют карбонат натрия. По достижении рабочей температуры в расплав погружают электроды. Электролиз осуществляют в открытых ваннах в гальваностатическом режиме при плотности катодного тока 2,5-7,5 А/см2, температуре 900°C с графитовым анодом и при использовании в качестве катода никелевого стержня. Выход по току 85-90%.
Порошки карбида вольфрама получаются при плотности тока 2,5-7,5 А/см2. При концентрации карбоната натрия меньше 15 мол. % получаются карбид вольфрама, содержащий полукарбид вольфрама (W2C) и металлический вольфрам. Если концентрация карбоната натрия более 20 мол. %, то в процессе электролиза наряду с карбидом получается свободный углерод.
Реакции, протекающие при электрохимическом синтезе, описываются следующими уравнениями:
на катоде:
процесс электрохимического восстановления анионов WO4 2-,
катионизированных ионами Li+, можно описать общей схемой:
на аноде:
2CO3 2--4е-=2CO2+O2
Образование карбидов вольфрама происходит за счет атомарного взаимодействия вольфрама и углерода на катоде по реакции:
xW+С=WxC
Пример 1. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na2WO4 50,0; Li2WO4 35,0; Na2CO3 15. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 2,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.
Пример 2. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na2WO4 42,5; Li2WO4 40,0; Na2CO3 17,5. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 4,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 30 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4 ОН. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.
Пример 3. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na2WO4 35,0; Li2WO4 45,0; Na2CO3 20. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 7,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 20 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.
Технический результат изобретения заключается в возможности получения порошка из более устойчивого электролита и понижении стоимости исходного сырья.
Литература
1. Pat. 3589987 USA, jC3 B01k 1/00. Method of Electrolytic Preparation of Tungsten Carbide / I. Gomes, D. Barker. – Publ. 29.06.71.
2. Pat. 4430170 USA, МКИ4 C25D 3/66. Electrodeposition of Refractory Metal Carbides K.H. Stem. - Publ. 07.02.84.
3. Патент РФ 2372421. Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама. Дата публикации 10.11.2009 г.
Claims (2)
- Способ получения порошка карбида вольфрама, включающий электролиз расплава, содержащего вольфрамат натрия, вольфрамат лития и карбонат металла, отличающийся тем, что в качестве карбоната металла используют карбонат натрия, причем электролиз расплава ведут при плотности тока 2,5-7,5 А/см2 и следующем соотношении компонентов в расплаве, мол. %:
-
Вольфрамат лития 35,0-45,0 Карбонат натрия 15,0-20,0 Вольфрамат натрия остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121376A RU2661298C2 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ получения порошка карбида вольфрама |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121376A RU2661298C2 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ получения порошка карбида вольфрама |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016121376A RU2016121376A (ru) | 2017-12-05 |
| RU2016121376A3 RU2016121376A3 (ru) | 2018-03-26 |
| RU2661298C2 true RU2661298C2 (ru) | 2018-07-13 |
Family
ID=60580971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016121376A RU2661298C2 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ получения порошка карбида вольфрама |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661298C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2811043C1 (ru) * | 2023-03-16 | 2024-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения порошка карбида вольфрама |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114875422B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-05-31 | 湖北绿钨资源循环有限公司 | 一种熔盐电解高效绿色制备碳化钨粉末的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3589987A (en) * | 1969-05-06 | 1971-06-29 | Us Interior | Method for the electrolytic preparation of tungsten carbide |
| RU2372420C1 (ru) * | 2008-08-04 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Способ получения нанодисперсных твердосплавных композиций на основе двойного карбида вольфрама и кобальта |
| RU2372421C1 (ru) * | 2008-07-21 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016121376A patent/RU2661298C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3589987A (en) * | 1969-05-06 | 1971-06-29 | Us Interior | Method for the electrolytic preparation of tungsten carbide |
| RU2372421C1 (ru) * | 2008-07-21 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама |
| RU2372420C1 (ru) * | 2008-08-04 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Способ получения нанодисперсных твердосплавных композиций на основе двойного карбида вольфрама и кобальта |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2811043C1 (ru) * | 2023-03-16 | 2024-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения порошка карбида вольфрама |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016121376A3 (ru) | 2018-03-26 |
| RU2016121376A (ru) | 2017-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI479051B (zh) | 元素之初級生產 | |
| EP2757179B1 (en) | Chlorine-generating positive electrode | |
| EP2870277A1 (en) | Apparatus and method of producing metal in a nasicon electrolytic cell | |
| US2848397A (en) | Electrolytic production of metallic titanium | |
| RU2661298C2 (ru) | Способ получения порошка карбида вольфрама | |
| Vargas et al. | Controlled nucleation and growth in chromium electroplating from molten LiCl-KCl | |
| RU2372421C1 (ru) | Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама | |
| Suri et al. | Molybdenum carbide by electrolysis of sodium molybdate | |
| RU2423557C2 (ru) | Способ получения высоко- и нанодисперсного порошка металлов или сплавов | |
| Chen et al. | An excellent anode renders protic ionic liquids sustainable in metal electrodeposition | |
| RU2420613C1 (ru) | Способ получения электролитических порошков металлов | |
| RU2458189C1 (ru) | Электролит для нанесения покрытий на электропроводящие и неэлектропроводящие материалы | |
| US2904477A (en) | Electrolytic method for production of refractory metal | |
| RU2337182C2 (ru) | Способ электрохимического выделения меди в хлористоводородном растворе | |
| Laurinavichyute et al. | Electrodeposition of Fe x Se y films from acidic solutions | |
| WO2013057700A1 (en) | Method of electrolytic deposition of arsenic from industrial electrolytes including waste electrolytes used in electrorefining of copper after prior decopperisation of electrolyte | |
| RU2811043C1 (ru) | Способ получения порошка карбида вольфрама | |
| RU2428370C2 (ru) | Способ получения углеродных нанотрубок | |
| Malyshev et al. | High-temperature electrometallurgical synthesis of tungsten and molybdenum carbides | |
| Kovrov et al. | Anodic behavior of the NiO-Fe2O3-Cr2O3-Cu composite during the low-temperature electrolysis of aluminum | |
| RU2478142C1 (ru) | Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной | |
| US3326644A (en) | Electrowinning copper and product thereof | |
| JP6444058B2 (ja) | ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 | |
| RU2372420C1 (ru) | Способ получения нанодисперсных твердосплавных композиций на основе двойного карбида вольфрама и кобальта | |
| US3071523A (en) | Method for electrowinning molybdenum from molten electrolytes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190531 |