Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Таблица 1. Состав продуктов синтеза танталатов Условия синтеза Продукты синтеза Партия состав, % S, м2-г-1 Тс, °С 4, ч Mg4Ta2O9 MgTa2O6 Ta2O5 1* 900 7 10 50 40 4.6 2* 1200 4 7 85 8 - 3 800 13 40 40 20 4.0 4 1200 2 75 25 - 1.4 5 1300 2 94 6 - - Шихта на состав MgTa2O6. Таблица 2. Состав продуктов синтеза ниобатов Партия Условия синтеза Продукты синтеза состав, % S, м2-г-1 о С 4, ч Mg4Nb2O9 MgNb2O6 Nb2O5 1 800* 7 10 70 20 1.9 2 800 7 40 60 - 1.7 3 1300 2 98 2 - 0.38 4 1350 2 100 - - 0.37 5 1400 2 100 - - 0.23 *Шихта на состав MgNb 2 O 6 . Зависимость удельной поверхности порошков тантала от содержания оксида магния в прекурсоре, который представлял собой смесь оксидных соединений MgTa2O6, Mg4Ta2O9 и Та2О5 в разных соотношениях, приведена на рис.іа. С увеличением содержания оксида магния в смеси поверхность порошков значительно возрастает. При отношении MgO:Ta 2 O 5 в прекурсоре, равном 4, что соответствует танталату состава Mg 4 Ta 2 O 9 , поверхность в 5 раз превысила поверхность порошка, полученного восстановлением Ta2O5. Меньшая удельная поверхность порошков, полученных восстановлением в вакууме (10 Па), объясняется существенно большей скоростью испарения магния, хотя процесс вели при более низкой температуре. Большее количество паров магния, поступающее в единицу времени в зону реакции, вызывает рост локальной температуры, что приводит к более значительному огрублению первоначальной структуры порошка, образовавшейся на фронте реакции. Использование MgTa2O9, синтезированного при температуре 1450°С, что укрупнило первичные частицы порошка прекурсора (удельная поверхность 0.2 м2-г-1), позволило еще в большей степени снизить локальную температуру в зоне реакции и получить порошки тантала с удельной поверхностью до 80 м2/г при насыпной плотности 1.6 г-см-3. Аналогичная зависимость наблюдалась и в случае получения порошков ниобия восстановлением продуктов 1-3 табл.2 (рис.іб) . Также как и в случае порошков тантала, использование Mg4Nb2O9, синтезированного при температуре 1400°С, характеризующегося меньшей удельной поверхностью, позволило получить порошки ниобия с удельной поверхностью на уровне 150 м2 г-1 при насыпной плотности 0.8 г-см-3. Существенной зависимостью удельной поверхности полученных порошков от удельной поверхности прекурсора объясняется и отклонение зависимости на рис.2 от линейной. Удельная поверхность использованного в эксперименте порошка Mg4Nb2O9 гораздо меньше, чем у продуктов, синтезированных при более низкой температуре. В результате использованное при построении зависимости рис.2 значение удельной поверхности порошка ниобия составляет 86.7% от максимального, в то время какдля порошка тантала (рис. 1) всего 62.5% от максимального. Удельная поверхность полученных порошков ниобия почти в 2 раза больше, чем у порошков тантала при восстановлении Mg4Ta2O9. Для порошков с осколочной формой частиц большая удельная поверхность порошков ниобия - следствие разницы в плотности веществ. В результате при одном и том же размере частиц их количество в порошке ниобия на единицу массы в 2 раза больше. Для магниетермических порошков ниобия эффект увеличения удельной поверхности обусловлен ростом количества пор меньшего размера и, соответственно, их поверхности. У порошка тантала с удельной поверхностью 77 м2 г-1 поверхность пор диаметром менее 5 нм составила 67% общей поверхности, средний размер пор 5.7 нм. У порошка ниобия с удельной поверхностью 152 м2 г-1 доля этих пор достигает 88%, средний размер 4.6 нм. При этом расчетный исходя из полной поверхности порошков диаметр частиц тантала и ниобия практически одинаков 4.6, 4.7 нм. Мезопористая структура порошков подтверждается видом кривых адсорбции. Они соответствуют типу IV по классификации IUPAC, характерному для мезопористых веществ, которые представляют собой неупорядоченные агрегаты пластинчатых частиц, образующих поры щелевидной формы. Это полностью согласуется с предложенной моделью образования частиц металлического порошка при восстановлении оксидных соединений тантала и ниобия парами магния. 184