188974. lajstromszámú szabadalom • Plazmakémiai eljárás porkohászati keverék előállítására
188974 2 szinterezett anyagok vagy keményfémek mechanikai tulajdonságaira.. A fent említett késleltetés emellett azt biztosítja, hogy a kötőfémek kiindulási anyagai alacsonyabb hőmérsékletű plazmatartományba kerülnek, olyan tartományba, amelyben a karbonitridek, ületve nitridek képződéséhez vezető reakciók már részben lezajlottak, így a kötőfémek szénnel és nitrogénnel történő szennyeződésének veszélye csökken. Amennyiben a kötőfémek kiindulási anyagait 10"1 mp-nél nagyobb késleltetéssel adagolnánk a "plazmába, olyan plazmatartományba kerülnének, amelynek hőmérséklete a komponensek bomlás^, illetve forráspontja alatt van. Ennek következménye a szemcseméret növekedése és a por tisztaságának csökkenése. Amennyiben a kötőfémek kiindulási anyagait 1CT7 mp-nél kisebb késleltetéssel juttatnánk a plazmába, a kötőfém nem kondenzálódna a magas olvadáspontú fémvegyületek felületén, emellett példá. ul az olyan kötőfémek, mint a wolfram és a molibdén részben karbiddá vagy nitriddé alakulna, ugyanis az ilyen rövid időn belül a karbonitrideket és nítrideket képező anyagok elpárolgása és hőbomlása még nem ment végbe teljesen. A találmány szerint az alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmában karbonitrideket képező átmeneti fémként előnyösen az alábbi fémek közül: titán, cirkónium, háfnium, niobium, tantál, vanádium, legalább egyet, vagy a felsoroltak oxidjait, illetve lcloridjait alkalmazzuk szénhidrogénekkel együtt, a szénhidrogén biztosítja a karbonitrid képződéséhez szükséges szenet. A karbonitridek agresszív közegekkel szemben ellenállók, ugyanakkor plaszticitásuk nagyobb, mint ugyanannak a fémnek a karbidjáé. Szénhidrogénként előnyösen metánt, butánt, propánt stb., továbbá benzint alkalmazhatunk. Ezekkel a vcgyüíetekkel magas karbonitridhozam érhető el. Gyakorlatilag tetszőleges, folyékony vagy gázhalmazállapotú, telített, telítetlen vagy aromás szénhidrogéneket alkalmazhatunk. Az alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmában nitrideket képező átmenő fémként előnyösen az alábbiakat alkalmazunk: titán, cirkónium, háfnium, nióbium, tantál, vanádium. illetve kloridjaik. A felsorolt fémek nitridjei, illetve azok szilárd oldatai keménysége a karbidekénél és karbonitridekénél kisebb, plaszticitásuk azonban nagyobb, bomlási hőmérsékletük magasabb, agresszív közeggel szembeni ellenállóságuk jó, így sokféleképpen használhatók fel. Az alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmában nitrideket és karbonitrideket nem képező fémek kiindulási anyagaként előnyösen wolframot, moíibdént, vasat, nikkelt, kobaltot, rezet vagy azok kloridjait, oxidjait vagy karboniljait alkalmazzuk, A fenti fémeket, illetve fémvegyületeket azért választottuk, mert belőlük a plazmaáramban olyan finomdiszperz por keletkezik, amelynek fizikai-kémiai tulajdonságai jó kötést biztosítanak a fázis-határok mentén. Ez elengedhetetlenül szükséges ahhoz, hogy a porból sajtolt termékeknek, illetve a keményfémeknek jó használati tulajdonságai legyenek. A felsorolt fémeket és vegyületeket különböző kombinációkban is alkalmazhatjuk. Amennyiben kündulási komponensként kloridokat 1 alkalmazunk, az alacsony hőmérsékletű nitrogénplazma áramába célszerűen járulékosan hidrogént is adagolunk. A hidrogén a fémkloridok teljes redukcióját segíti elő. A fémkloridok csak nagy feleslegben alkalmazott hidrogén jelenlétében redukálódnak teljesen, tehát csak így érhető el a karbonitridek, nitridek és kötőfémek nagy hozama. A találmány szerinti eljárással egyebek között háromkomponenses porkeveréket készíthetünk, amely az átmeneti fémek karbonitridjeit és nitridjeit, valamint kötőfémeket tartalmaz. A karbonitridek és nitridek egyidejű kéződésének fontos feltétele bizonyos mennyiségű szénhidrogén adagolása a plazmaáramba. A szénhidrogén adagolási módjától és koncentrációjától függően a karbonitrideket és nitrideket különböző részarányban tartalmazó porkeverékeket ka' punk. A háromkomponenses porokból előállított szerkezeti anyagok egyesítik magukban a nitridek és karbonitridek jó tulajdonságait: kopásállóság és keménység plaszticitás mellett. A találmány szerinti eljárás részleteit és egyéb előnyeit az alábbiakban részletesen ismertetjük. Az eljárás kiindulási anyagaiként előnyösen a megfelelő elemi fémek 20—50 pm szemcseméretű porait, illetve oxidjaik 10-40 pm szemcseméretű porait alkalmsuk, a megadott szemcseméretek a kiindulási porok teljes elpárolgását biztosítják. Különösen előnyösen olyan porokat alkalmazunk, amelyek szemcséi között a méretkülönbség lOpnvnél kisebb. Amennyiben kündulási anyagként kloridokat alkalmazunk, ezeket célszerűen előzetesen elgőzöljük, mert a kloridok gőzét egyszerűbben és egyenletesebben adagolhatjuk a plazmaáramba. A finomdiszperz port a találmány szerint alacsony hőmérsékletű nitrogénplazmában állítjuk elő. A m+rogénplazma előállítása céljából különleges berendezésben , mégpedig fényíves, magas frekvenciájú vagy ultramagas frelcvencájú plazmatronban nitrogént hevítünk 3000 f-7000 K hőmérsékletre. A gáz hevítésének módját lényegében a kiindulási anyagokból és a kész por tisztaságával szemben támasztott követelményektől függően választjuk meg. A fényíves plazmatron nagy hatásiokú, a plazmaáram áramlási sebessége is nagy, a plazmába bejutta-. to.tt anyagok és a plazma között az érintkezési idő azoban rövid. A magas frekvenciájú, illetve ultramagas frekvenciájú plazmatron segítségével előállított plazma nagy plazmatérfogattal és alacsony áramlási sebességgel rendelkezik. Ennek megfelelően a bejuttatott anyagok és a plazma között hosszabb időn át van érintkezés, így az anyagok hőbomlásának, illetve elpárolgásának feltételei javulnak. A magas frekvenciájú plazmatronban nincs elektróda, így a plazma igen nagy tisztaságú. Az ilyen plazmatron hatásfoka azonban alacsonyabb a fényíves plazmatronénál. A fentieknek megfelelően tehát fényíves plazmatront azokban az esetekben alkalmazunk, amelyekben a kiindulási anyagok ' illékonyak, forráspontjuk, ületve bomlási hőmérsékletük alacsony, fényíves plazmatront álékor is használhatunk, ha a por tisztaságáve szemben nem támasztanak különösen magas követelményeket. A magas frekvenciájú, illetve ultramagás. frekvenciájú plazmatron alkalmazása akkor előnyös,] ha nagytisztaságú finomdiszperz porkeveréket akarunk 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 .4
