CH406645A - Verfahren zur Gewinnung von Metallpulver - Google Patents

Description

      Verfahren        zur        Gewinnung    von     Metallpulver       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein  Verfahren zur Gewinnung von Metallpulver unter  dem Einfluss elektrischer Glimmentladungen.  



  Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfin  dung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangs  stoffe ein     Halogenid    des zu gewinnenden     Metalles     und gasförmiges Ammoniak durch eine     Glimmentla-          dung    in Form einer     Strahlentladung    geleitet werden,  wobei durch Umsetzung des     Metallhalogenids    mit  dem Ammoniak ein fester     Niederschlag    aus Metall  pulver,     Ammoniumhalogenid    und     Hydraziniumhalo-          genid    gebildet wird,

   und dass das Metallpulver durch  Waschen mit einer Waschflüssigkeit von dem Am  moniumhalogenid und dem     Hydraziniumhalogenid     abgetrennt wird.  



  Eine Apparatur zur Ausführung des Verfahrens  besteht nach der Zeichnung aus einem doppelwandi  gen Metallbehälter 1, dessen Wände durch ein durch  den Zwischenraum 4 strömendes Kühlmittel 3 ge  kühlt werden. Der luftdicht abschliessende Deckel 5  besteht aus elektrischem Isoliermaterial. Das Metall  halogenid kann auf zwei verschiedenen Wegen in den  Reaktionsbehälter gebracht werden.

   Flüssige oder  feste     Metallhalogenide    werden durch den Trichter 25  und den Zerstäuber 24 in das Mischgefäss 22 einge  bracht, in welches durch die Leitung 23 und/oder 23a  ein     inertes        Hochdruck-Trägergas    wie Stickstoff oder  Helium eingeleitet wird, welches den Transport des       Metallhalogenidnebels    durch die Leitung 21     in    das  Zuführungsorgan 6 und die Düse 8 bewirkt. Das zur  Reaktion benötigte Ammoniak wird durch die Lei  tung 30 zugeführt.  



  Gasförmiges     Metallhalogenid    'kann direkt über  die Leitung 23 mit dem Trägergas aus der     Leitung     23a in die Düse geleitet werden, zusammen mit dem    durch die Leitung 30 zugeführten Ammoniak. Der  Gasweg kann     in    diesem Fall aber auch     umgekehrt    so  verlaufen, dass durch die Leitungen 23 und 23a Am  moniak und Trägergas und durch die Leitung 30 der       Metallhalogeniddampf    zugeführt werden.

   Ob das       Metallhalogenid    in Dampfform oder als flüssiger  oder fester Stoff eingebracht     wird,    richtet sich da  nach, ob die     Zerstäubung    oder die Verdampfung des       betreffenden        Metallhalogenides        einfacher    ist.  



  Das Zuführungsorgan 6-7 wird durch Kühlkanä  le 9-10 mit Kühlmittel 11-12 gekühlt.  



  Die Übergangsstellen     Metall-Isoliermaterial    am  Deckel sind in bekannter Weise durch Spalte 13 bzw.  14 geschützt.  



  Die im Behälter gebildeten Reaktionsprodukte  von Metall +     (Ammoniumhalogenid    und     Hydrazini-          umhalogenid)    werden durch eine geeignete Austrags  vorrichtung 35 (hier nur angedeutet) entfernt. Bei       stöchiometrischer    Zusammensetzung der Reaktions  gase erhält man ein festes Pulver. Etwa im     Über-          schuss    vorhandene Reaktionsteilnehmer können  durch die Leitung 27 und die Pumpe 33 gegebenen  falls nach erneuter Ionisation (22a) in den Mischbe  hälter 22 zurückgeführt werden     (Rückleitung    nicht  eingezeichnet).  



  Die     Steuerung    der Reaktion geschieht durch Ab  stimmung des Behälterdrucks     p2-pl    (26 und 34) und  des elektrischen Feldes zwischen der Düsenmündung  8 (im allgemeinen Kathode) und der Gegenelektrode  (im allgemeinen Anode), die als verstellbarer Ring       15a-15c    ausgebildet ist. Verschiedene     Möglichkeiten     der     Stromzufuhr    sind aus der     Zeichnung    ersichtlich.  



  Zu Beginn des Versuches     wird    der Behälter 1  durch die Pumpe 29     evakuiert    und dann die Reak  tionspartner durch die Düse 8 zugeleitet. Bei richtiger      Abstimmung zwischen dem Druck     p2    an der Düsen  mündung und der zwischen 8 und 15 zugeführten  elektrischen Energie entwickelt sich aus der üblichen  Glimmentladung an der Kathode eine     Leuchterschei-          nung,    die sich in Form eines leuchtenden Strahles  weit in den Gasraum hinaus erstreckt und ihrer  Struktur nach von allen bisher bekannten Gas- und       Glimmentladungserscheinungen    verschieden ist. In  der Zeichnung ist der zur Düsenachse rotationssym  metrische Strahl durch den Linienzug 36 angedeutet.

    Form und Gestalt der Leuchtzone wird durch die Ge  schwindigkeit des     Gasstrahlcs    bestimmt. Der     Spek-          tralbereich    der Lichtemission entspricht dem der im  Strahl vor sich gehenden Reaktionen.  



  Ein wesentliches Merkmal des Strahles besteht in  der scharfen Abgrenzung der Leuchtzone gegen ihre  Umgebung. Sie beruht auf dem steilen Druckabfall  vom Innern des Strahles     zu    dessen Rand und der be  kannten Gesetzmässigkeit, nach welcher der Ener  gieumsatz von Gasentladungen nach     einer    angenähert  kubischen Funktion mit dem Gasdruck steigt. Die  Konzentration der Reaktionspartner innerhalb und  ausserhalb des Strahles ist also völlig verschieden. Da  ausserhalb des Strahles die Bedingungen bezüglich  Druck, Konzentration, Temperatur,     Ionisierung    usw.  derart anders als im Strahl selbst sind, ist ein Zerfall  der Endprodukte ausserhalb des Strahles weitgehend  unterdrückt.  



  Je nach den     Druckverhältnissen    und Düsendi  mensionen verlässt der Gasstrom die Düsenmündung  mit einer Geschwindigkeit, die in der     Grössenord-          nung    von     '/1o    der Schallgeschwindigkeit bis zum       Mehrfachen    der Schallgeschwindigkeit liegt. Somit  lassen sich     jeweils    sehr unterschiedliche     Durchlaufs-          zeiten    für die Reaktionspartner durch den Reaktions  raum einstellen, wobei durch Wahl einer geeigneten  Spannung zwischen 8 und 15 eine der gewünschten       Reaktion    angepasste Energiezufuhr eingestellt wird.

    Beim vorliegenden Verfahren haben sich Spannun  gen zwischen 100 bis 2000 V, vorzugsweise von 300  bis 1000 V als günstig erwiesen. Es wird hauptsäch  lich Gleichstrom verwendet, in manchen Fällen auch  Halbwellen- und Impulsspannung. Auch die Verwen  dung von Wechselstrom kann in einzelnen Fällen in  Frage kommen.  



  Die Reaktionspartner werden bereits in der Düse  8 oder kurz nach Verlassen derselben durch elektri  sche Einwirkung dissoziiert. Beim Durchlaufen des  Strahles kommt die gewünschte Reaktion zustande.  



  Weitere Einzelheiten über zweckmässige Ausfüh  rungsformen von Anlagen zur Durchführung des  vorliegenden Verfahrens sind im Schweizer Patent  Nr. 357 377 beschrieben.

Claims (1)

1. <I>Beispiel 1</I> Es wurde die in der Zeichnung hergestellte Appa ratur verwendet, wobei die Bohrung 8 etwa 1 mm lichte Weite aufwies. über die Leitungen 23a und 23b wurden dem Behälter 22 NH3 und N. zugeführt und dort ein Gemisch aus einem Teil NH3 und einem Teil N. hergestellt, über das Regelorgan 20 und die Leitung 21 der Düse 8 zugeführt und in den Reak tionsraum 1 als Strahl eingeblasen.

   Der Druck im Reaktionsraum 1 wurde zunächst auf P1 = 1 mm Hg eingestellt, dann die Schalter 16 und 16a geschlossen und die regelbare Gleichspannungsquelle 18 schritt weise von 200 V aus auf höhere Werte geregelt, bis zwischen der kathodischen Düse 6,8 und der anodi- schen Gegenelektrode 15a eine genügend grosse Feldstärke auftrat und sich eine Glimmentladung zwischen der Düsenmündung und der Gegenelektro de 15a zeigte. Hierbei entstand ein Strahl von etwa 150 cm Länge, der ein bläulich/rötliches Licht emit tierte.

   Anschliessend wurde durch Regelung der Pumpenleistung und des Druckes in der Leitung 21 der Gasdurchsatz auf etwa 3 Liter pro Minute einge regelt, wobei der Druck p1 etwa 4 bis 8 mm Hg be trug. Die Spannung an der Stromquelle 18 war hier bei etwa 340 Volt und die Leistung 300 bis 400 Watt. Der intensiv bläulich-rote Strahl konnte bei dieser Einstellung beliebig lange aufrechterhalten werden. Nunmehr wurde über die Leitung 30 und das Re gelorgan 31 verdampftes Titantetrachlorid TiCI, bei gefügt, woraufhin sich im unteren Teil des Strahles eine auffallende Wolkenbildung zeigte und ein pul verförmiger Niederschlag ausfiel.

   Das Pulver setzte sich im unteren Teil des Behälters ab. Beim Auflösen desselben in Wasser blieb ein ein sehr feinkörniger Bodensatz aus pulverförmigem Titan zurück. Das aus dem Strahl gebildete weisse Pulver bestand aus glei chen Teilen von N,H; Cl und NH@Cl. <I>Beispiel 11</I> In den Trichter 25 wird flüssiges Zirkontetra- chlorid eingefüllt, das mit aus der Leitung 23 eingelei tetem Helium im Zerstäuber 24 zerstäubt und in den Behälter 22 übergeführt wird, aus welchem es durch die Leitung 21, in die durch die Leitung 30 Ammo niak eingeführt wird, in den Reaktionsraum 1 als Strahl eingeblasen wurde.

   Unter gleichen Verhältnis sen wie ini Beispiel 1 bildete sich ein blauer, leicht grünstichiger Strahl, der sich beliebig lange aufrech terhalten liess. Am Boden hatte sich ein weissliches Pulver abge- satzt. Beim Auflösen desselben in Wasser blieb ein feinkörniges dunkelbraunes Zirkonmetall zurück. Das weisse Pulver bestand aus gleichen Teilen von N.H,CI und NH4Cl. Anstelle der Metallchloride können auch Metall bromide, -jodide oder -fluoride verwandt werden.

   PATENTANSPRUCH Verfahren zur Gewinnung von Metallpulver, da durch gekennzeichnet, dass als Ausgangsstoffe ein Halogenid des zu gewinnenden Metalles und gasför miges Ammoniak durch eine Glimmentladung in Form einer Strahlentladung geleitet werden, wobei durch Umsetzung des Metallhalogenids mit dem Am moniak ein fester Niederschlag aus Metallpulver, Ammoniumhalogenid und Hydraziniumhalogenid gebildet wird,

   und dass das Metallpulver durch Wa schen mit einer geeigneten Waschflüssigkeit von dem Ammoniumhalogenid und dem Hydraziniumhaloge- nid abgetrennt wird. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zusätzlich noch Stidkstoff durch die Glimmentladung geleitet wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Halogenid des zu gewinnenden Metalles ein Chlorid desselben verwendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Halogenid des zu gewinnenden Metalles ein Bromid desselben verwendet wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Halogenid des zu gewinnenden Metalles ein Jodid desselben verwendet wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Halogenid des zu gewinnenden Metalles ein Fluorid desselben verwendet wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Ausgangsstoff Titanchlorid verwendet und Titanpulver gewonnen wird.