Magnesio-carbothermal reduction of CuWo4/MeO nanostructured precursors & synthesis of W/Cu composite materials

In the present work for the fabrication of W/Cu nanopowders (with 15 and 51 wt.% Cu) an energy-saving combustion synthesis method was used, with carefully selected precursors and Mg/C reducing mixture. Combustion synthesis was performed from fine CuWO4/WО3 and CuWO4/CuО precursors obtained via solution combustion synthesis (SCS) or sol-gel combustion synthesis method by using ammonium paratungstate and copper nitrate in the presence of citric acid as a reducer and complexing agent. The use of such type of precursors allows to synthesize more homogeneous composites. Combustion experiments were conducted within low temperature intervals of the thermodynamically selected optimal areas, which is important for preparing fine-grained materials. The results denote that at selected amount of Mg the increase in carbon amount leads to significant decrease in the values of combustion temperature and velocity, simultaneously creating softer and more favorable conditions for complete reduction of both the metals. The optimum conditions for obtaining target W-Cu composite powders with 15 and 51 wt.% Cu were determined. SEM examinations have shown that the combustion products are homogeneous, without molten areas, and in the both cases average particles’ size is about 50 nm. Սույն աշխատանքում տարբեր բաղադրությամբ W/Cu նանոփոշիների ստացումն իրականացվել է բարձրջերմաստիճանային ինքնատարածվող սինթեզի եղանակով` Mg/C համակցված վերականգնիչով քիմիական ռեակցիաների ջերմային զուգորդման մոտեցմամբ: Որպես ելանյութ օգտագործվել են զոլ-ժել այրմամբ սինթեզի եղանակով ստացված պղնձի վոլֆրամատ/օքսիդ խառնուրդը: Վերջինիս ստացման համար որպես ելանյութ օգտագործվել է ջրալուծ ամոնիումի պարավոլֆրամատ և պղնձի նիտրատ, իսկ որպես վերականգնիչ և կոմպլեքսագոյացնող ռեագենտ` կիտրոնաթթու: Որպես ելանյութ CuWO4/MeO-ի օգտագործման առավելությունն այն է, որ մետաղները գտնվելով նույն բյուրեղացանցում նպաստում են համասեռ կոմպոզիտի ստացմանը: Այրման ռեժիմում փորձնական հետազոտություններն իրականացվել են թերմոդինամիկորեն ընտրված օպտիմալ տիրույթի ցածր ջերմաստիճանային մասում: Ցույց է տրվել, որ Mg-ի ընտրված քանակության դեպքում, ածխածնի քանակի մեծացումը բերում է այրման պարամետրերի (Tc և Uc) նվազման, ինչն էլ նպաստում է երկու մետաղների լրիվ վերականգնման համար առավել մեղմ պայմանների ստեղծմանը: Որոշվել են 15 և 51 կշռ.% Cu պարունակող W-Cu կոմպոզիտային փոշիների ստացման օպտիմալ պայմանները: Համաձայն միկրոկառուցվածքային անալիզի արդյունքների, օպտիմալ պայմաններում ստացված այրման արգասիքը համասեռ է. մասնիկների միջին չափսը կազմում է 50 նմ: В данной работе нанопорошки W/Cu с различным соотношением металлов синтезированы методом СВС путем магний-карботермического восстановления наноструктурированных CuWO4/MeO прекурсоров. Последние получены методом синтеза горением растворов пара-вольфрамата аммония и нитрата меди в присутствии лимонной кислоты в качестве восстановителя и комплексообразователя. Использование смеси соль-окись CuWO4/МеО имеет определенное преимущество, поскольку оба металла, находясь в одной и той же кристаллической решетке, способствуют образованию однородного композита. Основываясь на термодинамических расчетах, горение смеси CuWO4/MeO–Mg-C проводили в низкотемпературной области, что представляет интерес для получения мелкозернистых W/Cu материалов. Результаты показали, что при определенном количестве Mg увеличение количества углерода приводит к значительному уменьшению параметров горения (Tr и Ur), одновременно обеспечивая более мягкие и благоприятные условия для полного восстановления обоих металлов. Определены оптимальные условия для получения целевых W-Cu композитных порошков с содержанием 15 и 51 масс.% Cu. Продукты горения, полученные в оптимальных условиях, однородны, размер частиц составляет около 50 нм.