- PII
- 10.31857/S0235010624010059-1
- DOI
- 10.31857/S0235010624010059
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 1
- Pages
- 67-81
- Abstract
- The article presents the results of studies of an experimental coating obtained in the process of plasma synthesis of tungsten borides and the reduction of metallic tungsten, from a mixture obtained on the basis of a scheelite concentrate and a boron-containing material. The coating was formed on an Al₂O₃ substrate. The paper describes a step-by-step process of formation of tungsten borides on the substrate surface and reduction of metallic tungsten from oxide, using a high-temperature synthesis unit — a plasma generator. The formation of a coating on a substrate consisting of reduced metallic tungsten and borides of the W–B system proceeds in one technological stage in the process of condensation from the vapor-drop phase. To conduct a series of experiments, a prototype of an indirect plasma torch was developed with the generation of an electric arc plasma flow with a specific power g > 10⁴–10⁵ W/cm2. In the process of high-temperature plasma flow exposure to the complex structures of the mineral concentrate and tungsten oxide included in its composition, destructurization and subsequent sublimation of the mixture material in the form of a vapor-drop phase occur. The synthesis of tungsten borides occurs in the process of chemical transformations, when the dispersed material is removed from the heated plasma flow, the formation of nucleating phases and condensation from the vapor droplet phase on the substrate surface. The synthesis process is also accompanied by a significant sublimation of boron from the compounds, which leads to the reduction of metallic tungsten. The material obtained in the course of plasma synthesis forms the W–B system and structures, the physicochemical properties of which depend on the mixture composition, flux density, plasma pressure and temperature. The results of a chemical analysis of particles forming a W–B coating on the surface of an Al₂O₃ substrate in the form of a solid solution of dendrite crystals are presented. In the course of X-ray spectral microanalysis, the phase composition of coating samples was determined, the presence of tungsten borides W₂B₅, WB₂, W₂B, WB and metallic tungsten were revealed. The results of research work on obtaining coatings or films based on the W–B system, using mineral multi-component raw materials, can be useful in various science-intensive industries, in the hydrometallurgical or chemical industries.
- Keywords
- шеелит борида вольфрама плазмотрон плазма плазмохимический синтез покрытие
- Date of publication
- 17.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 11
References
- 1. Волочко А.Т., Подболотов К.Б., Дятлова Е.М. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы. Минск: Беларуская навука, 2013.
- 2. Жучков В.И., Леонтьев Л.И., Акбердин А.А. Применение бора и его соединений в металлургии. Новосибирск: Академиздат, 2018.
- 3. Балахонов, Д.И., Макаров И.А. Плазмохимический синтез карбидов вольфрама из многокомпонентных оксидосодержащих концентратов // Расплавы. 2020. № 2. С. 113–123.
- 4. Благов А.Е., Васильев А.Л., Дмитриев В.П. Исследование особенностей микроструктуры монокристаллического бора // Кристаллография. 2017. № 5. С. 71–726.
- 5. Громилов С.А., Кинеловский С.А., Алексеев А.В., Киреенко И.Б. Исследование высокотемпературных фаз W₂B и β-WB, полученных при кумулятивном нанесении покрытий // Журнал структурной химии. 2010. 51. № 6. С. 1161–1166.
- 6. Ловшенко Ф.Г., Пантелеенко Ф.И., Рогачев А.В. Новые ресурсосберегающие технологии и композиционные материалы. М.: Энергоатомиздат, 2004.
- 7. Гостищев В.В., Хосен Ри, Щекин А.В., Дзюба Г.С. Получение металлов и композиционных материалов с использованием минерального сырья Дальнего Востока. Хабаровск: ТОГУ, 2019.
- 8. Николенко С.В., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. Владивосток: Дальнаука, 2005.
- 9. Балахонов Д.И., Николенко С.В., Макаров И.А. Исследование структур боридов вольфрама, полученных при плазмохимическом синтезе из минерального вольфрам-содержащего концентрата // Глобальная энергия. 2022. 28. № 3. С. 41–52.
- 10. Туманов Ю.H. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах. М.: Физматлит, 2010.
- 11. Мальцев С.А. Математическое моделирование процесса плазменного напыления с ускорением потока плазмы импульсами тока плазмотрона // Воронежский научно-технический вестник. 2017. С. 201–203.
- 12. Корсунов К.А. Моделирование процесса взаимодействия плазменной струи с обрабатываемым материалом // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. Луганск: ЛГУ, 2021.
- 13. Gorbunov A.V., Gorbunova V.A., Devoino O.G. Evaluation of evaporative degradation of arc torch cathodes in hydrocarbon-containing plasmas for spraying, thermal protection testing and related technologies // Science and Technique. 2022. 21. № 3. P. 179–190.
- 14. Капсаламова Ф.Р., Красиков С.А., Журавлев В.В. Особенности фазовых превращений при механохимическом легировании в композиции Fe–Ni–Cr–Cu–Si–B–C // Расплавы. 2021. № 1. С. 79–89.
- 15. Бурков А.А., Кулик М.А. Композиционные электроискровые покрытия на основе аморфной матрицы с включениями боридов вольфрама. Барнаул: Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. 15. № 3. С. 320–327.
