188974. lajstromszámú szabadalom • Plazmakémiai eljárás porkohászati keverék előállítására

1

188974

előállítani, illetve ha a kiindulási anyagok magas olvadáspontú fémek vagy azok oxidjai.

Az alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmát hengeralakú reaktorba vezetjük. A henger felső részében Csatornák helyezkednek el, amelyeken keresztül hordozó gáz segítségével a periódusos rendszer IV. és V. csoportjába tartozó, a nitrogénplazmában karbonitrideket és nitrideket képező fémeket vagy azok vegyületeit vezetjük be.

Karbonitrid tartalmú porkeverék előállítása esetén az említett csatornákon át az átmeneti fémeket, oxidjaikat vagy előzetesen gőzzé alakított kloridjaikat hidrogéngázzal és szénhidrogénnel együtt vezetjük be a reaktorba. ,

Nitrid tartalmú porok előállítása esetén a IV. és V. . csoportbeli átmeneti fémeket vagy azok előzetesen gőzzé alakított kloridjait vezetjük a reaktorba hidrogéngázzal együtt.

A kiindulási anyagok adagolási sebességét úgy választjuk meg, hogy az anyagok a plazma magjába keüüljenek, mert ott a leggyorsabban hevülnek fel, bomlanak meg, illetve párolognak el, ami finomdiszperz karbonitridek képződéséhez szükséges. ,

A plazma áramlási irányában nézve lejjebb a reaktor további csatornákkal rendelkezik, amelyek a kötőfé-. mek kiindulási anyagainak ugyancsak hordozógáz segítségével történő bejuttatását szolgálják.

A kétfajta csatorna közötti távolság a plazmaáram áramlási sebességétől és a késleltetési időtől függ.

A kötőfémek kiindulási anyagainak bejuttatását megelőző késleltetési időt az adagolási csatornák távolságával állítjuk be. A felső csatornák és a lejjebb bekötött csatornák között a távolság annyi, hogy a plazmaáram éppen a késleltetési idő alatt megtegye. Amennyiben más késleltetési időt akarunk beállítani, a csatornák közötti távolságot és/vagy a plazmaáram áramlási sebességét változtatjuk meg. A csatornákon át hordozógáz (nitrogén) segítségével wolfram, molibdén, vas, nikkel, kobalt, réz fémport, vagy a felsoroltak karbonjait, vagy — hidrogéngázzal — együtt kloridjait vagy oxidjait vezetjük a plazmaáramba. A nitrogénplazma hőfokán az anyagok felhevülnek, elbomlanak, illetve elpárolognak, majd a karbonitrid-p és nitridrészecskék felületén kondenzálódnak a fémek.

A reakcióterméket hűtés céljából hőcserélőbe vezetjük, majd a finomdiszperz port tömlőszűrőben felfogjuk.

A finomdiszperz por kémiai- és fázisösszetételét kémiai elemzéssel, illetve röntgenelemzéssel, a szemcsék formáját, méretét és szerkezetét elektromikroszkóppal határozzuk meg.

A találmány szerinti eljárással előállított finomdiszperz porok szemcsemérete lényegében 0,01 és 0,1 pm közötti érték. Az átmeneti fémek karbonitridjei és nitridjei szabályosan kockaalákü részecskékből állnak. Felületükön ä kötőfém rakódott le. A találmány szerint előállított porkeverék igen homogén és finomdiszperz, ami lehetővé teszi a szinterezési hőmérséklet 470-570 K-foknyi csökkentését. A szinterezett termékek szerkezete finomszemcséjű, így a fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságok kedvezőek és homogének.

A találmányt az alábbi példákkal ismertetjük.

10

15

20

25

30

35

1. példa

40-50 jum részecskeméretű titánport adagoló berendezésből hordozógáz (nitrogén) segítségével metánnal együtt alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmába juttatunk. A plazma ezen a helyen 6000 K-os. A plazmát generáló magas frekvenciájú generátor teljesítménye 60 1W. A fogyasztás plazmaképző nitrogénből 11 kg ló, egy óra alatt 1,5 kg titánport és 0,071 kg metánt vezetünk a plazmába.

10r7 másodperc késleltetéssel hordozógáz segítségével 40-50 yam részecskeméretű nikkelport vezetünk be, 0.47 kgot óránként. .... .. ' . :• - — _ - —

A reakcióelegyet a reaktorból hőcserélőbe vezetjük, ahol 300 K-ra hűtjük a terméket, majd szűrők felületén leválasztjuk.

Röntgenelemzési adatok alapján a termék titánkarbonitrid és nikkelpor keveréke, kémiai összetétele az alábbi:

titán nikkel nitrogén, szén, összesen kötetlen szén

61,6 tömeg%

20,0 tömeg%

14.4 tömeg%

3.4 tömeg% 0,1 tömeg%.

A termék finomdiszperz és homogén, szemcsemérete

0,02 - 0,1 pm.

2. példa

40-50 yarn szemcseméretű titánport gáz halmazállapotú propánnal együtt 55 kW-os generátorral előállított alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmának abba a tartományába vezetünk, amelynek átlagos tömeg- 40 hőmérséklete 5600 K. A fogyasztás píazmaképző nitrogénből 10,0 kg/02 óránként 0,178 kg propánt és 1,2 kg titánport adagolunk.

ÍCPmp késleltetéssel nikkelkarbonilt vezetünk a plazmaáramba. A reakcióterméket lehűtjük és szűrővel 45 leválasztjuk.

A kapott finomdiszperz, 0,01—0,1 yarn szemcseméretű porkeverék a röntgenelemzés alapján titánkarbonitridből és nikkelből áll, kémia összetétele az alábbi:

70,2 t% titán, 10,4 t% nikkel, 10,1 t% nitrogén, 50 9,4 t% szén, 0,5 t% kötetlen szén.

; 3. példa

Titánport és gáz halmazállapotú butant 6300 K-os 55 nitrogénplazmába vezetünk. A generátor teljesítménye 65 kW, óránként 9,5 kg plazmaképző nitrogén, 0,14 kg

bután és 1,8 kg titán fogy. __

1 CT3 mp késleltetéssel nikkel^ és molibdénkarbonilt vezetünk a plazmába, 1,2 kg/órá, illetve 0,39 kgJó 60 mennyiségben.

Finomdiszperz, 0,01 — 0,1 /r m szemcseméretű porkeveréket kapunk, amelynek kémiai összetétele az alábbi: 62,4 t% titán, 14,9 t% nikkel, 4,7 t% molibdén, 10,8 t% nitrogén, 6,6 t% szén, 0,3 t% kötetlen 65 szén.

3