ООО «Олимпия» (Новомосковск, Россия)

Р. К. Байрамов, заместитель директора, rbairamovintech@yandex.ru

АО «Плазматех» (Новомосковск, Россия)

Л. Д. Рудник, главный технолог

АО «АК «Туламашзавод» (Тула, Россия)
М. Ю. Григорьев, главный металлург

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (Москва, Россия)
Д. Н. Столбов, научный сотрудник

АО «Новомосковская акционерная компания «Азот» (Новомосковск, Россия)
Д. А. Сафронов, заместитель начальника цеха

Проведено исследование процесса диспергирования титана в импульсных разрядах в водных растворах. Установлено, что при диспергировании металла в дистиллированной воде и слабом растворе азотнокислого аммония образуется смесь оксидов титана с пониженным содержанием кислорода, причем основными ее компонентами являются оксид дититана (Ti2O) и монооксид титана (TiO). Атомарный кислород, выделяющийся при терморазложении рабочего раствора, в зоне искрового разряда вступает во взаимодействие с диспергированными металлическими частицами с образованием соответствующих соединений. Выявлено, что в процессе диспергирования формируются ультрадисперсные порошки соединений, форма частиц которых преимущественно близка к сферической, изредка встречаются пластинчатые частицы. Размеры получаемых частиц варьируются от 10 до 300 нм. Доля частиц размером от 10 до 50 нм составляет около 90 %, а размером более 50 нм – около 10 %. При диспергировании металла в слабом растворе азотнокислого аммония наблюдается незначительное возрастание содержания TiO и Ti₂O₃ в смеси, что, вероятно, вызвано увеличением количества образующегося в процессе атомарного кислорода. Показано, что в выделении атомарного кислорода принимает участие кислород из кислородсодержащих анионов, термически разлагающихся в зоне разряда рабочего раствора. Это подтверждает ранее высказанное предположение об участии аниона в образовании атомарного кислорода. Установлено, что на состав полученного конечного продукта существенное влияние оказывает природа диспергируемого металла.

Авторы выражают благодарность сотруднику АО «НАК «Азот» И. В. Татариновой за помощь, оказанную при подготовке статьи.

1. Baoqiang Xu, Hong Yong Song, Yusev Mohassab, Yuanlei Lan. Structures preparation and applications of titanium subo xides // RSC Аdvances. 2016. Vol. 6, Iss. 83, P. 79706–79722.
2. Давыдов Д. А. Получение наноструктурированного Ti4O7 // Неорганические материалы. 2014. Т. 50, № 7. С. 735–738.
3. Luo Yan, Tao Bo, Bao-Tian Wang, Sergey Tretyak, Liujiang Zhou. Single-layer dititanium oxide Ti2O MOene: multifunctional promises for electride, anode materials, and superconductor // The Journal of Physical Chemistry Letters. 2020. Vol. 12, Iss. 1. P. 494–500.
4. Meng X., Zhao H., Bi Z., Yang Z. et al. Electrochemical mechanism of molten salt electrolysis from TiO2 to titanium // Materials. 2022. Vol. 15, Iss. 11. 3950. DOI: 10.3390/mdpi15113956
5. Пат. 2652429 РФ. Биорезорбируемый материал и способ его получения / Ремпель С. В., Валеева А. А., Богданова Е. А., Шретнер Х. Х. и др. ; заявл. 10.04.2017 ; опубл. 26.04.2018. Бюл. № 12.
6. А. с. 939391 СССР. Способ получения полутораокиси титана / Кулюкин В. Н., Арбеков В. Н., Голубкова Г. В. ; заявл. 11.07.1980 ; опубл. 01.07.1982. Бюл. № 24.
7. Jian Pang, Ling-xin Kong, Li-guo Zhu, Bao-qiang Xu et al. Preparation of ultralow-oxygen titanium by direct reduction of TiO2 // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2024. Vol. 34, Iss. 2. P. 681–693.
8. Валеева А. А., Ремпель А. А., Ремпель С. В., Садовников С. И., Гусев А. И. Нестехиометрия, структура и свойства нанокристаллических оксидов, карбидов и сульфидов // Успехи химии. 2021. Т. 90, Вып. 5. С. 601–626.
9. Pat. 3355279 USP. Method and apparatus for producing microfine powder / Ishibashi W. // Official Gazette for Patents. 1967. Vol. 844, № 4. P. 1438–1439.
10. Ishibashi W. The reaction between powder and liquid medium of spark discharge point // Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. 1977. Vol. 24, Iss. 4. P. 113–117.
11. А. с. 663515 СССР. Устройство для электроискрового диспергирования металла / Фоминский Л. П. ; заявл. 14.04.1977 ; опубл. 25.05.1979. Бюл. № 19.
12. А. с. 1039648 СССР. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Юхтин В. М., Телехов Р. В., Садовский А. Б., Пастушков В. Г. и др. ; заявл. 22.01.1982 ; опубл. 07.09.1983. Бюл. № 33.
13. Фоминский Л. П. Установка получения высокодисперсных порошков // Электронная техника. Сер. Материалы. 1983. Вып. 3. С. 49–52.
14. А. с. 1077743 СССР. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Казекин В. И., Савельев И. В., Горожанкин Е. В., Сахаров А. В. и др. ; заявл. 03.05.1982 ; опубл. 07.03.1984. Бюл. № 9.
15. А. с. 808228 СССР. Генератор импульсов для электроэрозионного диспергирования металлов / Казекин В. И., Савельев И. В. ; заявл. 19.03.1979 ; опубл. 28.02.1981. Бюл. № 8.
16. А. с. 1260167 СССР. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Карвовский В. Б., Рудник Л. Д., Горожанкин Э. В., Щерба А. А. ; заявл. 17.02.1984 ; опубл. 30.09.1986. Бюл. № 36.
17. А. с. 1381042 СССР. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Карвовский В. Б., Крапивина С. А., Горожанкин Э. В., Рудник Л. Д. ; заявл. 15.08.1986 ;
опубл. 15.11.1987. Бюл. № 42.
18. Пат. 2002590 РФ. Способ электроискрового диспер гирования и устройство для его осуществления / Фоминский Л. П. ; заявл. 31.01.1992 ; опубл. 15.11.1993.
19. А. с. 1463392 СССР. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Казекин В. И., Черепанов В. П. ; заявл. 28.07.1987 ; опубл. 07.03.1989. Бюл. № 9.
20. Драбкина С. И. К теории развития канала искрового разряда // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1951. Т. 21, Вып. 4. С. 473–483.
21. Аренков А. Б. Основы электрофизических методов обработки материалов. – Л. : Машиностроение, 1967. – 372 с.
22. Hubbard C. R., Snyder R. L. RIR – measurement and use in quantitative XRD // Powder Diffraction. 1988. Vol. 3, Iss. 2. P. 74–77.
23. Чижов П., Левин Э., Митяев А., Тимофеев А. Приборы и методы рентгеновской и электронной дифракции : учебное пособие. – М. : МФТИ, 2011. – 152 с.
24. Пат. 2255837 РФ. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Магнитский Я. Ю., Козярук О. И., Журавель С. Н. ; заявл. 08.12.2003 ; опубл. 10.07.2005. Бюл. № 19.
25. Пат. 2002589 РФ. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов / Тарасов В. И., Козярук О. И., Фоминский Л. П. ; заявл. 31.01.1992 ; опубл. 15.11.1993.
26. А. с. 1197066 СССР. Генератор импульсов для электроэрозионного диспергирования токопроводящих материалов / Милях А. Н., Щерба А. А., Муратов В. А., Горожанкин Э. В., Карвовский В. Б. ; заявл. 27.07.1983 ; опубл. 07.12.1985. Бюл. № 45.
27. Байрамов Р. К., Ермаков А. И., Ведерникова Н. Р. Поведение алюминия при его электроискровом диспергировании в водных растворах некоторых кислот // Журнал прикладной химии. 2002. Т. 75, Вып. 3. С. 419–422.
28. Bayramov R. K. Dispersion of aluminum in pulsed discharges // Catalysis Research. 2024. Vol. 4, Iss. 1. 19. DOI: 10.35702/catalres.10019