РАСПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ ОКСИДНЫХ НАТРИЙ-ВОЛЬФРАМОВЫХ БРОНЗ

Название	РАСПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ ОКСИДНЫХ НАТРИЙ-ВОЛЬФРАМОВЫХ БРОНЗ
Разработчик (Авторы)	Шурдумов Барасби Касботович, Шурдумов Газали Касботович, Шурдумов Мурат Барасбиевич, Шурдумов Азамат Барасбиевич, Шурдумов Анзор Барасбиевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2394667
Дата регистрации	09.06.2008
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова
Область применения (класс МПК)	B22F 9/16 (2006.01), C01G 41/00 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области химического производства, а точнее к получению порошков оксидных вольфрамовых бронз, обладающих в зависимости от состава металлическими, полупроводниковыми, электродными, электрохромными и каталитическими свойствами.

Известны расплавы для получения порошков оксидных вольфрамовых бронз на основе вольфрамата и метафосфата натрия, оксида вольфрама (VI) и порошка металлического вольфрама (Патенты РФ №2138445 и №2312 068).

Из известных расплавов для получения порошков оксидных вольфрамовых бронз наиболее близким является расплав, по патенту РФ №2312068, включающий вольфрамат и метафосфат натрия и порошок металлического вольфрама при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Na₂WO₄ - 38-58

NaPO₃ - 5-39

W - остальное

Из данного расплава химическим методом получают порошки оксидных натрий-вольфрамовых бронз со средними размерами частиц 0,5-3 мкм.

Недостатком известного способа является то, что синтез порошков оксидных вольфрамовых бронз осуществляют с использованием в качестве восстановителя дорогостоящего порошка металлического вольфрама, кроме этого, в указанной концентрационной области составов, с использованием в качестве восстановителя порошка металлического вольфрама, можно синтезировать порошки оксидных натрий-вольфрамовых бронз только в относительно узком диапазоне значений «х» - 0,90-0,70.

Задача, решаемая изобретением, - расширение диапазона составов оксидных натрий-вольфрамовых бронз за счет исключения из числа компонентов исходного состава порошка металлического вольфрама-восстановителя, а также удешевление химического способа получения оксидных вольфрамовых бронз натрия за счет исключения из числа компонентов исходного состава порошка металлического вольфрама-восстановителя.

Технический результат достигается тем, что в шихте для получения порошков оксидных натрий-вольфрамовых бронз из расплава, включающей вольфрамат и метафосфат натрия и порошок оксида вольфрама, согласно изобретению в качестве порошка оксида вольфрама она содержит оксид вольфрама (IV) при следующем соотношении компонентов в шихте, мол.%:

Na₂WO₄ - 25-65

NaPO₃ - 15-35

WO₂ - остальное

Возможность синтеза порошков оксидных вольфрамовых бронз в расплавах системы Na₂WO₄-NaPO₃-WO₂ химическим способом следует из механизма процесса образования бронз в расплавах системы Na₂W₄-NaРО₃-W (Патент РФ №2312068). В литературе имеется ряд работ, в которых расплавы вольфрамат-оксидных систем рассматриваются с кислотно-основных позиций. В этих работах установлено, что в расплавах системы Na₂WO₄-WO₃ потенциал индикаторного платина-кислородного электрода с увеличением концентрации оксида вольфрама (VI) смещается в положительную область, что, по мнению исследователей, связано с существованием в расплаве комплексных ионов вольфрама и равновесия типа:

Очевидно, введение в расплав оксида вольфрама (VI) приводит к полимеризации анионных группировок вольфрама:

Из уравнения (6) следует, что полимеризация анионных группировок вольфрама приводит к уменьшению активности ионов-кислорода, что подтверждается смещением потенциала платина-кислородного электрода в положительную область.

Введение в расплав метафосфата щелочного металла также приводит к смещению потенциала индикаторного платина кислородного электрода в положительную область.

Очевидно, это связано с тем, что анион  являясь сильным

акцептором ионов кислорода, также приводит к полимеризации анионных группировок вольфрама и уменьшению активности ионов кислорода:

Таким образом, введение в расплав оксида вольфрама (VI) или метафосфата щелочного металла приводит к увеличению в расплаве дивольфрамат-ионов .

Из уравнения (2) и (3) следует, что как бы из расплава исключается WO₃. Но это исключение формальное, так как, исходя из механизма образования комплексного иона  следует, что его можно разложить на две составляющие частицы: на вольфрамат ион  и WO₃. Последний, очевидно, восстанавливается вводимым в систему порошком металлического вольфрама до оксида вольфрама (IV). В последующем оксид вольфрама (IV) восстанавливает вольфрамат щелочного металла до бронзы по уравнению:

Из уравнения (5) следует, что в расплавах системы Na₂WO₄-NaPO₃ введением в них оксида вольфрама (IV) вместо порошка металлического вольфрама можно синтезировать порошки оксидных вольфрамовых бронз.

В производстве ковкого вольфрама и для изготовления проволок для электроламп и электронных приборов, где требуется точное регулирование гранулометрического состава вольфрамового порошка, процесс восстановления WO₃ до W водородом осуществляют в две операции на отдельных печах: на первой операции от WO₃ до WO₂, а на второй от WO₂ до W. При этом первую низкотемпературную стадию от WO₃ до WO₂ (до 750°С), идущую достаточно быстро, осуществляют на муфельных печах или вращающихся трубчатых печах. Вторую стадию от WO₂ до W (до 900°С) проводят на многотрубных горизонтальных печах (А.Н.Зеликман, Г.А.Меерсон. Металлургия редких металлов. - М.: «Металлургия», 1973, с.71-73).

Из изложенного следует, что себестоимость порошка оксида вольфрама (IV) меньше себестоимости порошка металлического вольфрама и его использования для синтеза порошков оксидных вольфрамовых бронз натрия удешевляет химический способ их получения.

Способ осуществляют следующим образом. Смесь, состоящую из высушенных при 200°С вольфрамата и метафосфата натрия и оксида вольфрама (IV), медленно нагревают на 10-15°С выше температуры плавления и выдерживают расплав при этой температуре в течение 1 часа. После этого расплав охлаждают и отмывают продукты реакции раствором аммиака и дистиллированной водой.

Пример 1. Берут вольфрамат и метафосфат натрия и оксид вольфрама (IV) в количествах 65, 10 и 25 мол.% соответственно, смешивают, тщательно перетирают и переносят в алундовый тигель. Затем тигель с шихтой медленно нагревают до 650°С. При этой температуре расплав выдерживают в течение 1 часа. На дне тигля собирается порошок желтого цвета. Химический анализ дает состав продукта реакции Na_0,92WO₃. Средний размер кристалликов 3 мкм.

Пример 2. Берут вольфрамат и метафосфат натрия и оксид вольфрама (IV) в количествах 55, 20 и 25 мол.% соответственно. Условия подготовки шихты, проведение синтеза и отмывка продуктов реакции те же, что и в примере 1, но синтез проводят при 630°С. Продукт реакции - мелкодисперсный порошок желтого цвета, состава Na_0,89WO₃. Размер кристалликов 2,5-3 мкм.

Пример 3. Берут вольфрамат и метафосфат натрия и оксид вольфрама (IV) в количествах 38, 25 и 37 мол.% соответственно. Условия подготовки шихты, проведение синтеза и отмывка продуктов реакции те же, что и в примере 1, но синтез проводят при 670°С. Продукт реакции - мелкодисперсный порошок красного цвета, состава Na_0,60WO₃. Размер кристалликов 1-2 мкм.

Пример 4. Берут вольфрамат и метафосфат натрия и оксид вольфрама (IV) в количествах 25, 35 и 40 мол.% соответственно. Условия подготовки шихты, проведение синтеза и отмывка продуктов реакции те же, что и в примере 1, но синтез проводят при 670°С. Продукт реакции - мелкодисперсный порошок синего цвета, состава Na_0,35WO₃. Средний размер кристалликов 0,5-1 мкм.

Пример 5. Берут вольфрамат и метафосфат натрия и оксид вольфрама (IV) в количествах 68, 10 и 22 мол.% соответственно. Условия подготовки шихты, проведение синтеза и отмывка продуктов реакции те же, что и в примере 1, но синтез проводят при 680°С. Продукт реакции - смесь порошков оксидов вольфрама и бронз.

Пример 6. Берут вольфрамат и метафосфат натрия и оксид вольфрама (IV) в количествах 20, 40 и 40 мол.% соответственно. Условия подготовки шихты, проведение синтеза и отмывка продуктов реакции те же, что и в примере 1. Продукт реакции - смесь порошков оксидов вольфрама и бронз.

Таким образом, предлагаемый расплав позволяет химическим способом получать порошки натрий-вольфрамовых бронз, состав и дисперсность которых регулируются составом расплава.

Синтез порошков оксидных вольфрамовых бронз в расплавах вольфрамат-фосфатных систем с использованием в качестве восстановителя оксида вольфрама (IV) удешевляет химический способ получения порошков оксидных вольфрамовых бронз.

Формула изобретения

Шихта для получения порошков оксидных натрий-вольфрамовых бронз из расплава, включающая вольфрамат и метафосфат натрия и порошок оксида вольфрама, отличающаяся тем, что в качестве порошка оксида вольфрама она содержит оксид вольфрама (IV) при следующем соотношении компонентов в шихте, мол.%:

Изобретение "РАСПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ ОКСИДНЫХ НАТРИЙ-ВОЛЬФРАМОВЫХ БРОНЗ" (Шурдумов Барасби Касботович, Шурдумов Газали Касботович, Шурдумов Мурат Барасбиевич, Шурдумов Азамат Барасбиевич, Шурдумов Анзор Барасбиевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога