ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

ЦИРКОНИЙ


 
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54

Актуальные соединения ванадия

В статье рассматривается применение ванадия и феррованадия в качестве легирующих элементов сплавов и сталей различного назначения.

Ванадий образует широкий спектр различных соединений. Двухвалентный V(II) в составе растворов является неустойчивым и обладает способностью к восстановлению даже водородных ионов. Трехвалентный V(III) также проявляет восстановительные свойства. Пятивалентный V(V) – мощный окислитель но лишь в среде кислых растворов В щелочных же средах V(V) весьма устойчив. Растворы солей V(II) имеют темно-лиловый окрас, V(III) – изумрудный, V(IV) – лазурный, V(V) – охристый.

Сплавы ванадия

V перспективен для создания сплавов, способных функционировать в режиме более высоких температур, чем жаростойкие сплавы никеля и кобальта. Содержание в составе стали всего 0,1 – 0,3% V обеспечивает значительное повышение ее прочности и упругости, снижая чувствительность к ударным деформациям.

Номенклатура и свойства сплавов V регламентируются ГОСТ 26473.13-85 «Сплавы и лигатуры на основе ванадия. Метод спектрального анализа». Ванадиевые сплавы используются, по преимуществу, в виде легирующих компонентов в сталелитейном производстве. Наиболее потребляемым в чернометаллургической отрасли сплавом легирующего назначения является феррованадий FeV 80% (ГОСТ 27130-94 Феррованадий. Технические требования и условия поставки).

Помимо Fe, рецептура сплавов и лигатур ванадия предусматривает наличие таких легирующих элементов, как Al, Cr, Ni, W, Mo, Ti, Та, Nb, Zr. При этом добавки W, Та и Nb способствуют снижению пластичности сплавов V. Ванадий-ниобиевые сплавы имеют низкую степень пластичности даже в режиме очень высоких температур. Наиболее же пластичными являются сплавы типа V – Ti и V – Zr.

Соединения «V-О» (оксиды ванадия)

Кислородные соединения V представляют собой ряд оксидов: VO, V2O3, VO2,V2O5. Оранжевато-коричневый пентаоксид V2O5 имеет кислотный генезис, сине-фиолетовый диоксид VO2 — амфотерный, прочие оксиды V — основные.

Соединения V со степенями окисления +2(II) и +3(III) проявляют свойства восстановителей, со степенью +5(V) являются окислителями. Во всех степенях окисления V чаще всего имеет координационное число 6. В степенях окисления +4(IV) и +5(V) возможно также образование соединений с к.ч. 4 (напр., в ди-, орто- и метаванадатах), а также 5 и 8.

Оксиды ванадия широко применяются как промышленные катализаторы в таких сферах, как производство кислот, органический синтез, стекольное производство, текстильная и резинотехническая промышленность, иных хозяйственных отраслях.

Пятиокись (пентаоксид) ванадия

Самым актуальным в промышленном отношении кислородным соединением V является его пятиокись V2O5, имеющая в порошковой модификации охристые цветовые оттенки (рис. 1).

Пятиокись (пентаоксид) ванадия

Рисунок 1. Пятиокись (пентаоксид) ванадия.

Пентаоксид V2O5 имеет кислотный характер. При температуре свыше 700°С диссоциирует. Является диамагнетиком. Практически нерастворим в H2O. Взаимодействуя в щелочных растворах с линейкой основных оксидов, образует ряд соответствующих ванадатов — солей ванадиевой кислоты HVO3.

Промышленное получение пентаоксида ванадия

Порошковый пентаоксид ванадия являет собой завершающую фазу промышленной переработки ванадийсодержащего сырья (рис. 2).

Промышленные установки

Рисунок 2. Промышленные установки для получения V2O5. (ОАО «Чусовской металлургический завод»).

Важнейшими технологическими циклами промышленного выпуска V2O5 являются:

  • подготовка ванадийсодержащей шихты;
  • этап окислительного обжига;
  • этап выщелачивания;
  • осаждение готового V2O5.

В металлургическом производстве применяется пентаоксид ванадия марок ВнО-1 и ВнО-2, получаемый согласно ТУ 48-4-429-82 (Ванадия пятиокись для металлургических целей. Технические условия).

V2O5 данных марок используют в процессе выпуска феррованадия (80%, ГОСТ 27130-94 Феррованадий. Технические требования и условия поставки), а также при изготовлении сплавов с Ti и другими цветными металлами.

Показатели допустимых пределов содержания основного компонента и контролируемых примесей представлены в таблице 1.

Табл. 1 Технические условия на пентаоксид ванадия марок ВнО-1 и ВнО-2 (ТУ 48-4-429-82)
Наименование показателя Массовая доля элемента, %
ВнО-1 ВнО-2
Содержание основного вещества 98.5 97
Пятиокись ванадия V2O5, ≥ 1.3 2
Четырехокись ванадия V2O4, ≤ 0.2 0.3
Нерастворимый остаток, ≤ 0.05 0.15
Железо (Fe), ≤ 0.05 0.1
Кремний (Si), ≤ 0.04 0.1
Марганец (Mn), ≤ 0.02 0.07
Хром (Cr), ≤ 0.005 0.01
Сера (S), ≤ 0.01 0.01
Фосфор (P), ≤ 0.01 0.02
Хлор (Cl), ≤ 0.1 0.3
Щелочные металлы (Na + K), ≤ 0.2 0.3
Мышьяк (As), ≤ 0.003 0.01
Примечание: Допустимо включение частиц твердого V2O5 Ø ≤ 3мм.

Значительная доля промышленного выпуска V2O5 осуществляется также согласно ТУ 14-5-92-90 (Ванадия пятиокись техническая. Технические условия). Распространяются на техническую пятиокись ванадия, используемую как исходный материал для производства анодного компонента мощных литиевых аккумуляторных батарей, при производстве широкого сортамента катализаторов для химич. промышленности (в т. ч. при получении H2SO4), а также предназначенный для введения в состав стекла и люминофоров.

Двуокись (диоксид) ванадия (IV) VO2

Двуокись (диоксид) ванадия (IV) VO2 – кристаллы темно-синего цвета (рис. 3).

Диоксид ванадия

Рисунок 3. Диоксид ванадия(IV) VO2.

Диоксид VO2 существует в 2-х кристаллических модификациях: α и β. При 68°С αформа, в которой VO2 проявляет себя как диэлектрик, переходит в βфазу тетрагональной сингонии, в которой VO2 ведет себя уже как проводник. Примечательно, что такой межфазовый переход осуществляется практически мгновенно, в течение одной наносекунды. Это позволяет использовать данное свойство при создании быстродействующих инновационных компонентов современной электроники, в частности, для нейроморфных процессоров и аэрокосмической отрасли (рис. 4).

Электронное устройство

Рисунок 4. Одно из электронных устройств на основе свойств VO2.

В αформе VO2 является антиферромагнетиком. Не растворяется в H2O. Характеризуется гигроскопичностью. VO2 имеет амфотерный генезис. В растворах кислот образует катион ванадила VO2+ (имеет лазурный окрас). В щелочах образует ванадаты(IV) в виде солей изополиванадиевой(IV) кислоты H2V4O9. Является сильным восстановителем, в воздушной среде окисляется.

Получение возможно тремя способами:

  • методом сплавления пентаоксида V2O5 с C2H2O4 (щавелевая к-та);
  • нагревом в вакууме микса V2O3 + V2O5;
  • путем окисления V2O3.

Применение: для производства разновидностей ванадиевой бронзы и латуни, в качестве полупроводникового материала при изготовлении компонентов различных электронных устройств.

Карбид ванадия VC

Карбид ванадия VC — бинарное неорганическое тугоплавкое соединение ванадия с углеродом. Серовато-чёрные кристаллы, нерастворимые в H2O (рис…).

Карбид ванадия

Рисунок 5. Карбид ванадия.

Вещество регламентируется согласно ТУ 6-09-03-5-75 (Ванадия монокарбид. Технические условия). Имеет кубическую кристаллическую решетку.

Основные характеристики:

  • теоретическое содержание С – 19,08%;
  • плотность – 5,41 г/см3;
  • Т°C плавления - 2800;
  • Т°C кипения - 3900°C.

Основная доля промышленного использования – в качестве легирующего компонента износо- коррозиестойких сталей и сплавов, способных функционировать в агрессивных средах, в т.ч. при высоких температурах.

Другие соединения ванадия

К прочим соединениям V, актуальным для промышленного применения, можно отнести:

  • сульфиды VS, V2S3 и V2S5;
  • нитриды VN, V2N;
  • галогениды (фториды – VF, VF4, VF5, VF3-3H2О; хлориды – VCI2, VCl3, VCl4, VOCl, VОC13; йодиды – VI2, VI3; бромиды –VBr2, VBr3).

Подробное описание, свойства, способы получения и сфера практического использования данных химических веществ – тема отдельной статьи.

"Метотехника" ®
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Олово :: Тантал :: Ниобий :: Ванадий :: Хром :: Рений :: Прецизионные сплавы :: Цирконий :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта
                     Яндекс цитирования
Метотехника® Все права защищены