188974. lajstromszámú szabadalom • Plazmakémiai eljárás porkohászati keverék előállítására
1 188974 A találmány tárgya plazmakémiai eljárás finomdiszperz porkohászati keverék előállítására. A találmányszerint előállított finomdiszperz porkohászati keverék oxigénmentes, magas olvadásponttá fémvegyületeket, valamint kötőfémeket tartalmaz. A porkeverék fémtartalmú kerámiai anyagok és keményfémek előállítására használható fel. A találmány szerint előállított porkeverékből porkohászati módszerekkel kopásmentes keményfémek, szinterezett anyagok, nagy hőmérséklettel és agreszsziv közeggel szemben egyaránt ellenálló szerkezeti .anyagok állíthatók elő, amelyek a gépgyártásban, az óra- és ékszeriparban, a kémiai iparban és számos egyéb területen alkalmazhatók. Az oxigénmentes, magas olvadásponttá fémvegyületeket, valamint kötőfémeket tartalmazó porkeverékből továbbá egy- vagy többrétegű, hőálló bevonatok alakíthatók ki, amelyekre a technika számos területén szükség van. A találmány szerint előállított finomdiszperz porkeverékből végül wolframmentes keményfémek és vágószerszámok is készíthetők porkohászati eljárásokkal^ A porkohászatban kiindulási anyagként alkalmazásra kerülő finomdiszperz porokat általában kétlépcsős eljárásokkal állítják elő: az első lépésben a kiindulási poralakújcomponenseket állítják elő, és a második lépésben ezekből mechanikai úton keveréket alakítanak lei. Az így nyert porkeverék rendszerint szennyeződéseket tartalmaz, és szemcseméreteloszlása egyenetlen, ami az ezekből a porokból előállított termékek minőségét lényegesen rontja. A 3 502 447 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás eljárást ismertet fémoxidokat, fémnitrideket és elemi fémeket tartalmazó porkeverék előállítására. Az eljárás szerint fémoxidokat, fémnitrideket és elemi fémeket porítanak, majd malomban, nitrogénilletve argonlégkörben néhány napon, sőt néhány héten keresztül összekeverik. A hosszan tartó aprítás sok időt és munkát igényel, emellett így nem lehet olyan porkeveréket nyerni,' amely homogén szemcseméretű, 1 mikron alatti részecskéket tartalmaz. A túl nagy szemcséket tartalmazó, inhomogén porkeverékből készített porkohászati termékek mechanikai tuladonságai nem megfelelőek. ' A szinterezett anyagok és keményfémek előállításához szükséges porkeverékek egyes komponenseit jelenleg .plazmakémiai eljárásokkal is előállítják már. Amennyiben az egyes komponensek finomdiszperz por alakjában vannak jelen a porkeverékben, az ebből nyert termék fizikai-mechanikai és fizikai-kémiai tulajdonságai javulnak. Plazmakémiai eljárást ismertet például a 3 429 6611 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Átmeneti fémek nitridjeit tartalmazó porkeveréket fémhalogenidekből nyernek alacsony hőmérsékletű plazmaáramban, nitrogén, illetve ammónia jelenlétében. Az eljárás szerint ívkisülésben hidrogénáramot 3500 K-re melegítenek, majd hordozó gáz, mégpedig argon segítségével nitrogént és a fémhalogenideket juttatják a hidrogénáramba. A halogenidek, hidrogén és nitrogén között magas hőmérsékleten bekövetkező kölcsönhatás következtében átmeneti fémek nitridje- Jből álló finomdiszperz por képződik (szemcsemé-2. rét 0,01 - 0.07 Aim). A finomdiszperz por hozama 90- -93%. Az említett eljárás szerint a periódusos rendszer IV. és V. csoportjába tartozó átmeneti fémek nitridjei állíthatók elő 0,1 - 0,07 pm szemcseméretű por alakjában. . ' ....... ...................... Az eljárás azonban nem ad lehetőséget átmeneti fémek különböző szerkezetű nitridjeinek előállítására, ugyanis a megadott hőfokon csak Ta2N és Nb2N típusú nitridek képződnek. TaN és NbN típusú nitridek csak a por járulékos, nitrogénáramban 973— 1073 K-on végzett kezelése útján alakíthatók ki. Nitrideket és szilárd oldataikat tartalmazó finomdiszperz por előállítására az 1 357 418 sz. brit szadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint a megfelelő fémekből elektródákat készítenek, és az elektró- i dákat fényívben 2 - 7 att nyomású nitrogénlégkörben elpárologtatják. Az eljárással nagy hozamban nyerhetők a nitridek, illetve szilárd oldataik (az elméleti hozam 97 — 98%-a), és a por finomdiszperz szemcsemérete 0,001 és 0,01 pm között mozog. Az eljárással azonban kizárólag nitridek, illetve azok szilárd oldatai állíthatók elő, emellett az eljárás energiaszükséglete nagy, teljesítménye pedig kicsi. _ Titánkarbonitrid finomdiszperz porának előállítására olyan eljárás ismert, amely szerint titántetrakloridot hidrogénnel redukálnak nitrogénplazmában, szénhidrogének jelenlétében ( "Plazmotechnicseszkij reakcij i processzij "• /Plazmakémiai reakciók és folyamatok/ Troitszky, V.N. Grebtszov, BAJ. Domazsnyev, LA., Gurov, S.V., Moszkva, "Nauka" kiadó 1977. 26-49. oldal). Az eljárás szerint nitrogént ultramagas frekvenciájú kisülésben 3000 - 5000 K átlagos hőmérsékletre hevítenek, és a titántetrakloridot gáz halmazállapo- - tú szénhidrogénekkel és hidrogéngázzal együtt juttatják a nitrogénplazma áramába, ahol a karbonitrid finomdiszperz, 0,03 - 0,05 jum szemcseméretü por alakjában képződik. A por sajnos elemi szénnel szenynyezett. A fenti eljárások nehezen olvadó fémvegyületek porainak előállítására szolgálnak. Finomdiszperz fémporok előállítására ugyancsak ismert már plazmakémiai eljárás. A 2 154 949 számú francia szabadalmi leírás szerint durva szemcseméretű kiindulási fémporokat alacsony hőfokú plazmában elpárologtatnak, és a fémgőzt hűtött falon kondenzáják. A kiindulási port hűtött fuvóka segítségével a plazma központi tartományába juttatják, így a gyors és teljes elpárologtatást biztosítva. A plazmaárammal párhuzamosan elhelyezett hűtött falon a fémgőzt kondenzálják; a hűtött fal és a plazma közötti hőmérséklet-gradiens 103 K/cm-nél nagyobb. Az eljárással finomdiszperz fémpor nyerhető. A fentieket összefoglalva megállapítható tehát, hogy az alacsony hőmérsékletű plazmát felhasználó eljárások a porkohászati keverékek egyes komponenseinek az előállítására alkalmasak, azaz vagy finomdiszperz fémnitrid, vagy karbonitrid, vagypedig finom fémpor készíthető velük. Az olyan porkeverék előállításához azonban, amely magas olvadásponttá fémvegyületeket és kötőfémeket 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
