Способ получения порошкообразного материала

:.теки Мл ОПКСАЙИЕ Своз Соеетскни Соцнапнстическнх РеспубликОпубликовано 050279. Бюллетень,1 т" Дата опубликования описания 0502,7) Авторы А.З.Волынец, А.А,Макеев и В.В.Шишов изобретени Московский ордена Трудового Красного Знамен институт химического машиностроения(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШЕООБРАЗНОГМАТЕРИАЛА ей теркодис- ассеия воэ 0 гц с Изобретение относится к области получения поликристаллических материалов на основе солей или окислов различных металлов, таких как спец- керамика, исходные материалы для вы ращивания монокристаллов, оптического стекловарения и др.Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, электронной и других отраслях промышленности 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 ста" дии 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 газообразного 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 ссответствующ мообработкиНаиболее близким к предложенному и=обретению является способ получения порошков для приготовления поли- кристаллических материалов путем вве дения потока мелкодисперсных капель растворов солей в хладагент с последующей сублимационной сушкой и термообработкой, в котором мел персный поток предварительно р вают до монодисперсного состоян действием вибрации с частотой 1 1 мгц в электростатическом поле напряжением от 10 в до 2 кв 21,Использование монодисперсных капель вместо полидисперсных делает метод более технологичным, так как уменьшает унос продукта на последующих стадиях процесса и способствует сохранению более стабильного качеств конечного продукта.Однако и этот способ получения порошкообразного материала не свобоб) 5950 Таблица 1 СВОйСтна ЙСрощт".а СК 11 СИ жЕЛЕЗа, ПОЛУЧЕННОГО ПрЕдЛаГттт:г,тьтт;1 тт ИЗВЕСТ 11 Ь 1 М МЕТОДаМИ,1 редла гаеглый Известный метод Свойства 850 850 10 Время разложения, г;иц,дон от ряда недостатков, наиболее сурественнытм из которых является недостаточно высокая скорость замораживания раствора, вызванная применениемхотя и монодисперсных, но относительно крупных капель раствора (диаметромболее 50 микрометров), что приводитк появлению сегрегации растворенныхвеществ, и, как следствие, к ухудшению однородности конечного продукта.Для получения высокой скоростизамораживания, необходимой для предотвращения значительной сегрегации растворенных веществ, требуется распылять раствор на чрезвычайно мелкиекапли микронных и субмикронных раз , )8Меров (до 01 микрометра и мельче),Получение монодисперсных капель тарзеро предстле значительные трудности и в настоящее времярешение этой задачи неизвестно.Кроме того, распыление растворапроводят в воздушной среде с наложением Электростатических полей до2 кв что создает ограничения в выборе Исходны веществ и растворитеттеЙтак как легкоокисляемые или легковоспламеняктщиеся на воздухе веществаи растворители це могут быть использованы в указанном процессе,Далее, превращение потока жидкостив поток монодисперсных капель провсДится в Открытом воздутт 111 ом Обътзмочто создает значительные сложностив работе а) со стерильными; б) высокотоксичными," в) рациоактивцыми веществами, 38Цель изобретения - повышение однородности и увеличение удельной поверхности порошков при сокращеции врег,енитермообработки.Поставленная цель достигается тем, 40что в способе получечИя порощкообраэного материала. диспергировацие осуществляют змульгированием растворав несмешивающейся с ним летучей жидКОСТИ ПРИ тЕМПЕРатУРЕ Вт.ттШЕ ТемцаРНТУры замерзания раствора, а заморажи"вание проводят путем испарения змуль-.гатора. В качестве летучей жттдкостиможет быть использован хладон,Процесс змульгирования проводятпри давлении выше или равном атмосФерному, а процесс испарения зтчу.;ть -Температура разложения,С гатора. проводят при атмосферном давлении или в вакууме. Причем испарение летучей жидкости проводят с такой интенсивностью, чтобы процессзамораживания происходил с требуемойскоростью,П р и м е р 1. В герметичную теплоиэолированную емкость, содержащую3 литра хладона 22, находящегосяцод давлением 10 атм и комнатной температуре, тзвоцят 0,5 л 15 Ъ (в пересчете на безводную соль) водногораствора (тЧН) 50 т, . Гез 0 бН 0(103,5 г соли ца 426,5 млводй),Смесь змульгируют пропеллерноймешалкой в течение 30 мин послечего данную емкость присоединяют через вакуумный затвор к,цругой 200 литровой емкости, соединенной черезарозотпн 11 Й фильтр с атмосферой и открывают вакуумный затвор, в результате чего происходит быстрое испарениеЗГГУЛЬГНТСРа (ХЛаДОНа) г И г Как СЛЕДотвис, замерзание капелек раствора,змульгированных ч нем,Полу ге 11 ный в результате замороженный раствор, состоящий из сферических частиц размером менее б микрометров, переносят в сублиматор, где при об - 2щем давлении в камере 10 торр и подводе тепла тепловым излучением из него в течение 8 часов удаляется замороженный 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 выдерживают в зоне с температурой 850 С в течение 5 мин, после чего Охлажцаю со скоростью 300 градусов в час до комнатной температуры. Полученный порошок прессуют в вакуумных пресс-формах при удельном ДаВЛЕНИЙ "10 ТОЕ 1 Н/т"М В табЛЕтКИ2Диаметром 10 мм и тОлщинОЙ 4 мм, после чего проводят спекание в режиме: скорость нагревания и охлаждения 300 град/час, температура изоОтермической выдержки 900 С, время изотерми теской выдержки 1 час.645950 Продолжение табл. 1 гаечныйтод Удельна после р поверхность порошложения, м 7 г 30,змер частиц,редний икроме и ц йства ке ки окиси жел гаемым и изв дла Г ойства ение прессоа/см ания,Температура сп ремя спекания тносительная иорошка,В от рентген тность 99,аФическо деления плотност ческие исслелученный влической меристаллита воиства порошка меди, полученного предл гаемым и известным (2) методами. 280 110 Точность опре и керамики +0,01.И р и м е р 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 нропеллерной 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 Время разложения, час. Средний размер частиц,а, полученной предлатным методами Полученный в результате замороженный раствор, состоящий из сФерическихчастиц диаметром 4-6 микрометров, переносят в сублиматор и сублимируютпри атмосФерном давлении в потокесухого азота при температуре -35 Св течение 45 час. Полученный послесублимацйонной сушки продукт разла)гают в атмосФере водорода при темпеОратуре 280 С. Электронно-микроскопи ования показали, что по езультате порошок метал и имел средний размер к 10 А,645950 10 18 25 20 Формула изобретения 50 58 ЦНИИПИ Эаказ 51/18 Тираж 701 Подписное Филиал 11 ПП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 П р и м е р 3, В герметичную теплОиэолированную емкость, содержащую3 литра хладона 22, находящегося поддавлением 10 ат и комнатной температуре, вводят 0,5 л водного раствора,содержащего 25 граммов лимонной кислоты, 10 мг азотнокислого серебра0,25 г концентрированной азотнойкислоты, 0,25 г беззольного органического эмульгатора. Смесь эмульгируют пропеллерной мешалкой в течение30 мин., после чего данную емкостьприсоединяют через вакуумный затворк другой 200-литровой емкости, соединенной через аэрозольный Фильтрс атмосферой и открывают затвор, врезультате чего происходит быстроеиспарение хладона и, как следствие,замерзание капелек раствора.Полученный в результате замороженный раствор состоящий из сферических частиц, размером менее 5 микрометров, переносят в сублиматоу, гдепри общем да.влении в камере 10 торри подводе тепла, тепловым излучениемяз пего в течение 8 часов удаляютзамороженный растворитель.Смесь веществ, полученную послесублимационной сушки, разлагают ввакууме пря температуре 400 С с выдержкой 1 часПолученный в результате этогс углероц, с равномерно распределенноймикродобавкой серебра, прессуют доплотности 40 от теоретически возможной в цилиндры диаметром 10 мм я длиной 30 мм. Для них измерялась скорость горения в атмосфере чистогокислорода,Как показали измерения, удельнаяскорость горения углерода с указанноймикродобавкой серебра, указаннойконцентрации, в 4,2 раза превышаетудельную скорость горения углерода,содержащего ту же концентрацию серебра, но полученного по способу,.указанному в (2), при размередисперсных капель 50 мк,П р и м е р 4. В герметичнуютеплоизолированную емкость, содержащую 1 литр хладона 22, находящегосяпод давлением 10 ат и комнатной температуре, вводят 100 мл водного раствора, содержащего 1 грамм суспензированного графита с максимальным раз -мером зерна 0,08 мк, 2 мг азотнокислого серебра, 0,05 г беззольного органического эмульгатора.Смесь эмульгируют пропеллернаймешалкой в течение 30 мин послечего данную емкость присоединяют через вакуумный затвор к другой 200 литровой емкости, предварительно ва 2куумированной до давления 10 торр и первую емкость разгерметизируют вовторую.Полученный таким образом замороженный раствор, состоящий из сферических частиц размером менее 5 микрометров, переносят в сублиматор, гдепри общем давлении в камере 10 торри подводе тепла тепловым излучениемиз него в течение 8 часов удаляютзамороженный растворитель, Смесь веществ, полученную после сублимационной сушки, разлагают в атмосфере чистого аргона при температуре 300 Сс выдержкой 1 час,Получающийся в результате этогоуглерод, с равномерно распределенноймикродобавкой серебра, прессуют доплотности 40 от теоретически возможной в цилиндры диаметром 10 мми длиной 30 мм. Для них измеряласьскорость горения в атмосфере чистогокислорода; Как показали измерения,удельная скорость горения углеродас указанной микродобавкой серебрауказанной концентрации в 2,5 разапревышает удельную скорость горенияуглерода, содержащего ту же концентрацию серебра, но полученного по способу указанному в (2), при размеремонодисперсных капель 50 мк. 1. Способ получения порошкообразного материала путем приготовленияраствора или суспензии, диспергирования их до получения полидисперсныхкапель, их замораживания, удалениярастворителя и термообработки, о тл и ч а ю щ я й с я тем, что, с целью повышения однородности и увеличения удельной поверхности порошковгри сокращении врсмени термообработки,диспергирование осуществляют эмульгированием раствора в несмешивающейся с ним летучей жидкости при температуре выше температуры замерзанияраствора, а замораживание проводятпутем испарения эмульгатора.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве летучей жидкости используют хладон,3, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что процесс эмульгирования проводят при давлении вышеили равном атмосферному, а процессиспарения эмульгатора проводят приатмосферном давлении или в вакууме,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Патент ФРГ У 17 б 71 б 2,кл, С 04 В 35/00, 14,08,75,2. Авторское свидетельствоР 545133, кл, С 04 В 35/00, 09.08.74.