Способ получения порошкообразного материала
:. тека Мл
ОПКСАЙИЕ
Союз Соаетскни
Соцнапнстическнх
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. спид-ву— (22) Заявлено 200477 Р1) 2477672Д9-ЗЗ с присоединением заявки № (23) Приоритет—
Опубликовано 050279. Бюллетень N 5
Дата опубликования описания 0502,79 (5l) М. Кл, С 04 В 35/00
В 01 Д 2j00
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 666, 9, 022..З(088.8) (72) Авторы изобретения
А.3 ° Волынец, A.А.Макеев и В.В.Шишов
Московский ордена Трудового Красного Знамени институт химического машиностроения (71) Заявитель
{54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШЕООБРАЗНОГО
МАТЕРИАЛА
Изобретение относится к области получения поликристаллических материалов на основе солей или окислов различных металлов, таких как спецкерамика, исходные материалы для вы- о ращивания монокристаллов, оптического стекловарения и др.
Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, электронной и других отраслях промыш->0 ленности для получения различных химических реактивов, катализаторов, порошковых металлов и сплавов,.твердого топлива и т.п., а также и в других-областях, где в качестве конечных или промежуточных продуктов требуются порошки с контролируемой высокой однородностью смешения компонентов, или контролируемо- высокой удельной поверхностью, или имеющие оба эти. качества одновременно.
Известны методы получения порошкообраэных материалов, включающие стадии приготовления солевых растворов или суспензий веществ, способных дать требуемый состав конечного продукта, распыления приготовленного раствора или суспензии в виде капель, замораживания в среде жидкого или газообраэного хладагента, практически не смешивающегося с исходным раствором или суспензией, удаления растворителя или суспенэирующей среды иэ замороженных сферических частиц сублимацией и перевод остающегося после сублимации горошка в конечный продукт при помощи соответствующей термообработки „1 .
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ получения порошков для приготовления поликристаллических материалов путем введения потока мелкодисперсных капель растворов солей в хладагент с последующей сублимационной сушкой и термообработкой, в котором мелкодисперсный поток предварительно рассеивают до монодисперсного состояния воздействием вибрации с частотой 10 гц
1 мгц в электростатическом поле с напряжением от 10 в до 2 кв (21.
Использование монодисперсных капель вместо полидисперсных делает метод более технологичнымр так как уменьшает унос продукта на последующих стадиях процесса и способствует сохранению более стабильного качества конечного продукта.
Однако и этот способ получения порошкообразного материала не свобоб л 5950
Таблица l
Свойства псрошка с:-с1си железа, полученного предлаг IiEMыкл и из вестным MI= Одами, предлагаемый
ME . TÎJI
Известный метод
Свойства
850
850
Время разложения, 1лин, ден от ряда недостатков, наиболее сур ественным из которых является недостаточно высокая скорость замораживания раствор1, вызванная применением хотя и монодисперсных, но относительно крупных капель раствора (,циаметром
8 более 50 микрометров), что приводит к пОявлению сегрегации раcTBope! IíE!õ веществ, и, как следствие, к ухудшению однородности конечного продукта.
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ СКОРОСТИ
1 замораживания, необходимой для предотВращения значительной сегрегации растворенных веществ, требуется распылять раствор на черезвычайно мелкие капли микронных и субмикронных разФ
*", )8
Меров (до 0„1 микрометра и мельче).
Получение монодисперсных капелт таких размеров представляет значитель ные трудности и в настоящее время решение этой задачи неизвестío.
Кроме того, распыление раствора проводят в воздушной среде с Наложением электростатических полей до
2 кв,, что создает Ограничения в выборе исходных веществ и растворителей так как легкоокисляемые или легкоcJN воспламеняющиеся на воздухе вещества и растворители не могут быть ис Ользованы в указанном процессе.
Далее, превращение потока. жидКоСти
B поток монодисперсных капель прово- дится в oTIcpblTQM воздушном Объеме, что создает значительные сложности в работе а) со стерильными; б) в-,"сокотоксичными; в) рациоактивными веществами. 38
Цель изобретения — повышенис однородности и увеличение удельной поверхности порошков при сокращении вре лени термообработки.
Поставленная цель достигает:« тем, 40 что в способе получечня порашкообразного материала. диспергирование осуществляют змульгированием раствора в несмешивающейся с ним летучеи жид-кости при температуре выше температуры замерзания раствора, а замopanEEвание проводят путем испарения змуль-гатора. B качестве летучей жидкости может быть использован хладон, Процесс змульгирования проводят при давлении выше или равно I аТМосферному, а процесс испарения зму.;п-Температура разложения, 0 гатора проводят при атмосферном давлении или в вакууме. Причем испарение летучей жидкости проводят с такой интенсивностью, чтобы процесс замораживания происходил с требуемой скоростью.
Пример 1. В герметичную теплоиэолированную емкость, содержащую
3 литра хладона 22, находящегося под давлением 10 атм и комнатной температуре, BBoцят 0,5 л 15Ъ (в пересчете на безводную соль) водного раствОра (Мну)2 50„.. ез0л бн20 (103, 5 г соли на 426, 5 мл водй), Смесь змульгируют пропеллерной мешалкой в течение 30 мин., после чего данную емкость присоединяют через вакуумный затвор к,цругой 200литровой емкости, соединенной через а розольный фильтр с атмосферой и открывают вакуумный затвор, в результате чего происходит быстрое испарение змульгатсра. (хладона)р и как след отвис, ".,EIE!Op«ание капелек раствора, -3мульE ированьых B нем, Полу пенный в результате замороженный раствор, состоящий из сферических частиц размером менее б микрометров, переносят в сублиматор, где при об— 2 щем давлении в камере 10 торр и г. одводе тепла тепловым излучением из него в течение 8 часов удаляется за лороже Ный растворитель (лед).
Смесь веществ, полученную после сублимационной сушки, разлагают в туннельной гечи в непрерывном режиме при скорости подъема температуры
300 град/час до температуры 850 С и
=-ыдерживают в зоне с температурой
850 С в течение 5 мин, после чего охлажцают со скорость|а 300 градусов в час до комнатной температуры.
Полученный порошок прессуют в вакуумных пресс-формах при удельном давлений"10 тонн/ "м в таблетки
2 диаметром 1 0 MM FI TолщинОЙ 4 мм, после чего проводят спекание в режиме: скорость нагревания и охлаждения 300 град/час, температура изоо термической выдержки 900 С, время изотерми теской выцержки 1 час.
645950
Продолжение табл. 1 гаечный тод
22,3
30,2
Средний размер частиц, микрометры
0 36
Ок 28
Таблица 2
Свойства керамики окиси железа, полученной предлагаемым и известным методами редлага метод
Свойства
Давление прессования, тонна/см
900
Температура спекания, С
Время спекания, час.
900
1,0
1,0
99,1
Таблица 3
Свойства порошка меди, полученного предлагаемым и известным (2) методами.
280
280
1100
1400
Удельная поверхность порошка после разложения, м7г
Относительная плотность порошка, В от рентгенографической
Точность определения плотности керамики +0,01Ъ, Пример 2. В герметичную, теплоизолированную емкость, содержащую 3 л хладона 22, находящегося под давлением 10 атм и комнатной температуре, вводят 0,5 литра водного раствора, содержащего 30 г ацетата меди. Смесь эмульгируют иропеллерной мешалкой в течение 15 мин, после чего данную емкость присоединяют через вакуумный затвор к другой
200-литровой емкости, предварительно вакуумированной до давления 10 торр и первую емкость разгерметизируют во вторую.
Температура разложения„ С
Время разложения, час. а
Средний размер частиц, A
Полученный в результате замороженный раствор, состоящий из сферических частиц диаметром 4-6 микрометров, переносят в сублиматор и сублимируют при атмосферном давлении в потоке сухого азота при температуре -35 С в течение 45 час. Полученный после сублимацйонной сушки продукт разлагают в атмосфере водорода при температуре 280 С.
Электронно-микроскопические исследования показали, что полученный в результате порошок металлической меди имел средний размер кристаллита
45 110 А.
645950
20
Формула изобретения
4tt
55
ЦНИИПИ Эаказ 51/18 Тираж 701 Подписное
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
Пример 3, B герметичную теплОиэолированную емкость, содержащую
3 литра хладона 22, находящегося под давлением 10 ат и комнатной температуре, вводят 0,5 л водного раствора, содержащего 25 граммов лимонной кислоты, 10 мг азотнокислого серебра, 0,25 г концентрированной азотной кислоты, 0,25 r беззольного органического эмульгатора. Смесь эмульгируют пропеллерной мешалкой в течение
30 мин., после чего данную емкость присоединяют через вакуумный затвор к другой 200-литровой емкости, соединенной через аэрозольный фильтр с атмосферой и открывают затвор, в результате чего происходит быстрое испарение хладона и, как следствие, замерзание капелек раствора.
Полученный в результате замороженный раствор„ состоящий из сферических частиц, размером менее 5 микрометров, перенося в в сублиматор, где при общем да.влении в камере 10 торр и подводе тепла, тепловым излучением яз пего в течение 8 часов удаляют замороженный растворитель.
Смесь веществ, полученную после сублимационной сушки, разлагают в вакууме пря температуре 400 С с выдержкой 1 час».
Полученный в результате этогс уг.— лероц, с равномерно распределенной микродобавкой серебра, прессуют до плотности 40о от теоретически возможной в цилиндры диаметром 10 мм я длиной 30 мм. Для них измерялась скорость горения в атмосфере чистого кислорода.
Как показали измерения, удельная скорость горения углерода с указанной микродобавкой серебра, указанной концентрации, в 4,2 раза превышает удельную скорость горения углерода, =одержащего ту же концентрацию серебра, но полученного по способу, указанному B (2}< при размере моно дисперсных капель 50 мк.
Пример 4. В герметичную теплоизолированную емкость, содержащую 1 литр хладона 22, находящегося под давлением 10 ат и комнатной температуре, вводят 100 мл водного раствора, содержащего 1 грамм суспензироHBHHovo графита с максимальным раз мером зерна 0,08 мк, 2 мг азотнокислого серебра, 0,05 г беззольно-.о органического эмульгатора.
Смесь эмульгируют пропеллернай мешалкой в течение 30 мин,, после чего данную емкость присоединяют через вакуумный затвор к другой 200литровой емкости, предварительно ва2 куумированной до давления 10 торр и первую емкость разгерметизируют во вторую.
Полученный таким образом замороженный раствор, состоящий из сферических частиц размером менее 5 микрометров, переносят в сублиматор, где при общем давлении в камере 10 торр и подводе тепла тепловым излучением из него в течение 8 часов удаляют замороженный растворитель, Смесь веществ, полученную после сублимационной сушки, разлагают в атмосфере чистого аргона при температуре 300 С с выдержкой 1 час.
Получающийся в результате этого углерод, с равномерно распределенной микродобавкой серебра, прессуют до плотности 40о оот теоретически возможной в цилиндры диаметром 10 мм и длиной 30 мм. Для них измерялась скорость горения в атмосфере чистого кислорода; Как показали измерения, удельная скорость горения углерода с указанной микродобавкой серебра указанной концентрации в 2,5 раза превышает удельную скорость горения углерода, содержащего ту же концентрацию серебра, но полученного по способу,, указанному в (2), при размере монодисперсных капель 50 мк.
1. Способ получения порошкообразного материала путем приготовления раствора или суспензии, диспергирования их до получения полидисперсных капель, их замораживания, удаления растворителя и термообработки, о тл и ч а ю щ я и с я тем, что, с целью повышения однородности и увеличения удельной поверхности порошков гри сокращении врсмени термообработки,диспергирование осуществляют эмульгированием раствора в несмешивающейся с ним летучей жидкости при температуре выше температуры замерзания раствора, а замораживание проводят путем испарения эмульгатора.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве летучей жидкости используют хладон, 3, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс эмульгирования проводят при давлении выше или равном атмосферному, а процесс испарения эмульгатора проводят при атмосферном давлении или в вакууме.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ У 1767162, кл, С 04 B 35/00, 14,08,75, 2. Авторское свидетельство
Р 545133, кл. С 04 В 35/00, 09.08.74 °
