» » Термические способы получения сплавов с кальцием
28.04.2015

Хлоридный процесс

На основе разработанного Кароном способа получения сплавов натрия со щелочноземельными металлами Кроль предложил получать сплавы свинца с кальцием и барием действием на расплавленные хлориды этих металлов свинцовонатриевым сплавом. Реакция с хлористым кальцием протекает согласно уравнению
CaCl2 + Na2Pb5 = 2NaCl + Pb3Ca + 2Рb.

Равновесие этой реакции изучено Лоренцом. При отсутствии свинца в системе из натрия, кальция и их хлоридов равновесие резко сдвинуто в сторону металлического натрия и обменная реакция между хлористым кальцием и металлическим натрием почти не идет. Добавлением свинца, образующим с кальцием и натрием интерметаллические соединения, и изменением состава солевой фазы можно получить равновесные системы с любым соотношением кальция и натрия в металлической фазе. На этом принципе организовано получение сплавов свинца с кальцием и натрием для производства кальциевых баббитов, применяемых для подшипников.
Технология получения сплавов состоит из следующих основных операций: расплавления и обезвоживания хлористого кальция, расплавления свинца, получения двойного сплава свинец — натрий, получения тройного сплава свинец — натрий — кальций и разбавления тройного сплава свинцом после удаления солей На Подольском заводе (рис. 12) хлористый кальций плавят в отражательной печи. Свинец переливается из верхнего котла в нижний, где приготовляется сначала двойной сплав (Pb—Na), потом тройной (Pb—Na—Ca), Затем в нижний котел по еле окончания обменной реакции с хлористом кальцием добавляется в требуемом количестве свинец для получения кальциевого баббита. Съем баббита с одного агрегата достигает > 50 т за сутки.
Термические способы получения сплавов с кальцием

Применяемые соли должны быть свободны от фосфора и мышьяка во избежание образования фосфида и арсенида или фосфина и арсина кальция. Свинец должен быть максимально чистым от примесей сурьмы и висмута. На получение 1 кг кальция в сплаве расходуется 6—8 кг хлористого кальция. Использование натрия достигает 75%.
Карбидный процесс

В основе так называемого карбидного процесса получения свинцовокальциевого сплава лежит реакция между карбидом кальция и расплавленным свинцом согласно уравнению
CaC2 + 3Рb = Pb3Ca + 2С.

Так как карбид кальция при нагревании на воздухе реагирует с кислородом, процесс надо проводить не в окислительной среде. Кусочки карбида величиной с горошинку опускают в тигель, содержащий расплав хлористого кальция и хлористого натрия со свинцом. При этом расплав интенсивно перемешивают. Хлористый натрий вводят для понижения точки плавления расплава, и процесс проводят при 750°. Содержащуюся в карбиде окись кальция растворяют хлористым кальцием, без которого создается корка из окиси кальция и графита, препятствующая диффузии карбида в свинец. Перемешиванием расплава разрушают корку и обеспечивают необходимый контакт между реагентами. Для получения сплава, содержащего 3,5% кальция, требуется 6—10 час. Расход соли составляет около 1,7 кг на 1 кг кальция в сплаве. Для процесса применяется высокосортный карбид кальция, использование которого достигает 60—75%.
Зигенс усовершенствовал процесс, применив расплав солей CaCl2—CaF2 с добавкой 1% алюминия. При этом получается 6%-ный кальциевый сплав. Операция продолжается 3—4 часа с расходом соли 2,5 кг на 1 кг кальция в сплав, при этом достигается более высокое использование карбида. Сочетание карбидного процесса с хлоридным дает возможность получать свинцовокальциевонатриевые сплавы. Карбидный метод получения сплавов с кальцием был внедрен в практику в некоторых странах Европы и в США.