CH678522A5 - - Google Patents
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Description
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CH 678 522 A5
Description
Cette invention concerne des composés azotés et, en particulier, des nitrures de titane.
Une variété de composés de l'azote et du titane a été décrite et, d'une manière générale, ceux-ci ont été obtenus par un ou plusieurs procédés généraux. Ces procédés font appel ou non à un processus en phase vapeur à haute température. Les procédés qui ne font pas appel à un processus en phase vapeur à haute température produisent généralement un nitrure de titane grossier, habituellement brun, et la granulométrie correspond typiquement à une surface spécifique de l'ordre de 3 mètres carrés par gramme, et cela après un broyage intense apportant des contaminants métalliques, tels que le fer ou le tungstène.
Des produits de granulométrie plus petite peuvent être obtenus par d'autres procédés de préparation en phase vapeur à haute température, mais ils contiennent invariablement de l'oxygène et/ou du chlore en une proportion dépassant 15% du poids.
Un nouveau produit ayant les propriétés souhaitées a maintenant été obtenu, qui possède une granulométrie fine et contrôlée et une quantité d'oxygène située à l'intérieur de limites clairement définies.
Selon la présente invention, une poudre noire à granulométrie fine comprend du nitrure de titane ayant une surface spécifique, déterminée par la méthode d'absorption de gaz, se situant entre 10 et 80 mètres carrés par gramme et une teneur en oxygène entre 1 et 10 pour cent en poids du poids total du produit.
D'une manière générale, les poudres noires de la présente invention contiennent des composés du titane, de l'azote et de l'oxygène en tant que composants principaux, ainsi que des composés facultatifs d'autres éléments provenant de l'addition d'halogénures appropriés, faite pendant le processus de préparation.
Parmi ces autres composés, on peut citer le silicium, le bore, le zirconium, l'aluminium et l'étain, ainsi qu'éventuellement une petite quantité d'un halogène, tel que le chlore. Chaque élément peut être présent dans la poudre noire en une proportion allant jusqu'à 15% en poids, cependant que la teneur totale en éléments autres que le titane, l'azote et l'oxygène ne doit pas dépasser 15% en poids. De préférence, le poids total des éléments autres que le titane, l'azote et l'oxygène ne doit pas dépasser 5% en poids.
Les proportions de titane et d'azote n'ont pas besoin de correspondre à un nitrure de titane d'une composition chimique précise et dans les faits, ces proportions peuvent varier à l'intérieur d'une gamme très large. Généralement, ces proportions peuvent correspondre à des nitrures de titane ayant la formule empirique TixNy, où le rapport molaire x sur y se situe dans la gamme allant de 0,85 à 1,25 et, de préférence, de 0,90 à 1,20.
La poudre noire contient de l'oxygène, comme mentionné ci-dessus, et cela dans une proportion allant de 1 à 10 pour cent en poids du poids total du produit. Dans certains échantillons de produits examinés par analyse de surface (par exemple par spectroscopie photoélectronique aux rayons X), on a trouvé que l'oxygène se trouvait surtout à la surface des particules de nitrure de titane, alors que la diffraction des rayons X n'a pas permis de mettre en évidence de phase séparée d'oxyde de titane.
La quantité d'oxygène, de titane et d'azote présents, tout comme la granulométrie, dépendent de l'utilisation finale du produit. Des informations additionnelles portant sur ces aspects sont données plus loin.
La présente invention porte également sur un procédé de préparation de nitrure de titane noir, consistant à chauffer de l'ammoniac et un halogénure de titane à une température de réaction choisie au moyen d'un plasma électrique formé dans un flux de gaz non oxydant et produit par la décharge d'un courant continu entre une paire d'électrodes, à introduire le gaz chauffé par une buse d'entrée dans un réacteur, lequel réacteur est conçu et fonctionne pour induire une circulation du produit gazeux à l'intérieur de celui-ci de manière à ce que le rapport de recirculation (RR) soit supérieur à 2,5 et à recueillir la poudre noire de nitrure de titane, le rapport de recirculation étant défini dans ce procédé par la formule:
RR =
û,425Mn.R M.Rn
D D
1/2
- 0,425
nJ
où
RR = rapport de recirculation
Mn = débit pondéral du gaz passant par la buse d'entrée
R=rayon interne du réacteur dans lequel débouche la buse
M = débit pondéral du gaz à une distance 4R en aval de la buse d'entrée
Rn = rayon de la buse d'entrée
Dn = densité du flux de gaz passant par la buse d'entrée
D = densité des gaz dans le réacteur à une distance 4R en aval de la buse d'entrée.
Lorsque le réacteur n'a pas un rayon interne constant, la formule peut encore être utilisée pour avoir une approximation, en prenant pour R la valeur moyenne du rayon.
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CH678 522A5
Une autre approximation consiste à négliger les réactions et les dissociations dans le calcul des densités.
Habituellement, la concentration en halogénure de titane, calculée sans tenir compte des réactions ou des dissociations, est dans la gamme de 5 à 30% et, de préférence, de 7 à 25% en moles du flux total du 5 gaz.
Le réacteur est représenté d'une manière schématique sur la fig. 1 des dessins en annexe. Sur le dessin, le réacteur 1 a une forme cylindrique et il a un rayon interne (R) constant sur sa longueur. Le flux de gaz chauffé est introduit par l'intermédiaire de l'entrée 13 vers la buse 2 de rayon interne Rn. Un certain nombre d'entrées 4 sont prévues pour les réactifs. Le dessin montre le point X à une distance corres-10 pondant à 4 fois le rayon du réacteur dans le sens du réacteur depuis la buse d'entrée et un moyen 10 pour séparer le produit qui a été évacué au point 14.
Les réactifs sont chauffés à une température appropriée par le flux de gaz non oxydant et inerte, tel que l'argon, l'azote ou l'hydrogène. Le gaz est chauffé en passant entre une paire d'électrodes alimentées par un courant électrique continu d'une puissance suffisante pour amener le plasma gazeux ainsi 15 produit dans le réacteur avec une énergie thermique suffisante pour chauffer les réactifs à la température de réaction requise. La puissance apportée par le plasma gazeux introduit par la buse d'entrée dépend de divers paramètres et il est souhaitable que le plasma apporte une énergie nette de 200 à 2000 kJ par mole d'halogénure de titane.
On peut travailler dans une large gamme de tensions et d'intensités. Cependant, on utilise normale-20 ment des courants continus avec une tension située dans la gamme allant de 25 à 50 V dans le cas de l'argon et de 90 à 250 V et, de préférence, de 90 à 220 V dans le cas de l'azote ou de l'hydrogène. L'intensité est de 200 à 600 amp dans le cas de l'argon et de 80 à 250 amp dans le cas de l'azote et de l'hydrogène.
Les réactifs sont un halogénure de titane et l'ammoniac. On utilise typiquement des fluorures et des chlorures de titane en guise d'halogénure, la préférence allant au tétrachlorure de titane. Les réactifs 25 sont introduits séparément dans le réacteur dans la région du plasma gazeux par une ou plusieurs entrées. Les débits dépendent de l'énergie apportée au plasma gazeux, mais les valeurs typiques se situent entre 0,1 à 5,0 moles par minute pour l'halogénure de titane et entre 0,2 et 50,0 moles par minute pour l'ammoniac.
Le réacteur est réalisé et fonctionne de manière à ce que le rapport de recirculation, tel qu'il est défini 30 ci-dessus, ait une valeur d'au moins 2,5. Ce rapport ne dépasse pas normalement 10, la préférence allant à des valeurs dans la gamme de 3 à 9.
Comme cela a été indiqué ci-dessus, la composition précise souhaitée pour le produit de l'invention dépend quelque peu de son utilisation finale, et le produit peut comporter d'autres éléments que le titane, l'azote et l'oxygène. Les réactifs peuvent comporter à volonté d'autres halogénures métalliques ou non 35 métalliques, tels que le chlorure de silicium, le chlorure de bore, le chlorure de zirconium, le chlorure d'aluminium ou le chlorure d'étain. Ceux-ci peuvent être ajoutés directement au réacteur ou prémélangés avec un ou plusieurs des réactifs.
Après la réaction, le produit de l'invention peut être enlevé du flux de gaz par une technique de filtra-tion appropriée, soit avant, soit après le refroidissement. Un filtre de tissu ayant la forme d'un sac peut 40 être utilisé, de même qu'un filtre céramique, qui est préchauffé si nécessaire. Un épurateur alimenté avec un fluide peut être utilisé, lorsque cela est souhaité, et il a été trouvé que l'épuration du flux de gaz avec de l'acide chlorhydrique contenant jusqu'à 20% de HCl constituait une technique satisfaisante.
Un appareil particulier pour mettre en œuvre le procédé de l'invention sera décrit maintenant, mais uniquement à titre d'exemple, en se reportant aux dessins en annexe, où la fig. 2 est une représentation 45 schématique en coupe d'un réacteur et de la section de refroidissement primaire et la fig. 3 est une représentation schématique de l'appareil de la fig. 2 et des épurateurs associés. Comme représenté sur les fig. 2 et 3, le réacteur 1 est chauffé au moyen d'une flamme de plasma à partir d'une buse 2 d'un pistolet à plasma alimenté avec un gaz non oxydant. Les réactifs (c'est-à-dire le tétrachlorure de titane et l'ammoniac) sont introduits dans la zone de réaction initiale 3 à travers des anneaux de combustion 4 réa-50 lisés en nickel.
Les gaz chauds passent alors dans une zone de réaction plus éloignée, réalisée en un ciment à haute teneur en alumine 5, isolé par une couche de ciment isolant 6, pour arriver ensuite dans une zone primaire de refroidissement 7 faite en acier et refroidie par des dispositifs d'aspersion à eau 8.
Les réactifs qui quittent la zone de refroidissement 7 sont refroidis brusquement avec de l'azote dans 55 un anneau de refroidissement perforé en aluminium 9 et ils passent dans un dispositif de filtration 10 où le produit est séparé des gaz de rejet. Les gaz de rejet acides (c'est-à-dire le HCl) sont enlevés par deux épurateurs 11 avant le rejet dans l'atmosphère. Le débit traversant les épurateurs 11 est maintenu par un tube de Venturi à air 12.
Les produits de l'invention peuvent être utilisés dans une variété d'applications. Le produit peut être 60 utilisé comme pigment noir pour les encres, les peintures, les plastiques et les cosmétiques, ainsi que comme additif électriquement conducteur dans des produits utilisés pour constituer des écrans protégeant des interférences électro-magnétiques ou dans des produits antistatiques. Le produit peut également être utilisé comme additif électriquement conducteur dans des matériaux céramiques à base de nitrure de silicium, de zircone ou d'alumine pour faciliter l'usinage par électro-érosion ou dans la fabrica-65 tion d'éléments chauffants. En outre, le produit améliore la dureté et la solidité de céramiques frittées,
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comme par exemple des carbures utilisés dans les outils de coupe. Les produits peuvent également être utilisés comme revêtements d'autres articles, tels que les filières d'extrusion, pour améliorer la résistance à l'usure, ainsi que pour réaliser des revêtements décoratifs sur des objets. Les produits peuvent également être utilisés comme nettoyants abrasifs et comme additifs antistatiques pour les bandes d'enregistrement magnétiques. Les produits peuvent également être frittes sans additifs pour former des ob- r jets céramiques qui ont un aspect doré brillant convenant à une utilisation en bijouterie ou pour des décorations. Des pièces frittées peuvent être utilisées comme électrodes ou comme cibles dans la pulvérisation cathodique, ce qui permet d'obtenir des objets avec un revêtement ayant un aspect doré brillant.
Lorsque le produit doit être employé comme additif conducteur, il contient de préférence de 1 à 4% en *
poids d'oxygène et il a une surface spécifique de 10 à 35 mètres par gramme ou mieux, il contient de 1,5 à 3% en poids d'oxygène et il a une surface spécifique de 15 à 30 mètres carrés par gramme.
Lorsque Je produit est utilisé en tant que pigment noir ou dans les céramiques, il contient alors de préférence d'environ 4 ä 10 pour cent en poids d'oxygène ou mieux, de 6 à 10 pour cent en poids d'oxygène et il a de préférence une surface spécifique de 35 à 80 mètres carrés par gramme ou mieux, de 50 à 80 mètres carrés par gramme.
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent.
Les valeurs indiquées pour la teneur en oxygène, sont celles obtenues sur le produit fraîchement préparé. Une oxydation et/ou une hydrolyse plus poussées peuvent se manifester au cours d'une exposition prolongée à l'air et/ou à l'eau, en particulier aux températures élevées.
Exemple 1
Un plasma a été réalisé dans de l'argon s'écoulant à une vitesse de 3,4 moles/min entre une paire d'électrodes alimentées par un courant continu à 39,5 volts et 525 ampères. Lorsque le réacteur disposé sous l'entrée du plasma était stabilisé en température, le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 1,0 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 3,5 moles par minute dans la zone entourant la queue de la flamme de plasma. Le plasma introduisait la chaleur dans le réacteur à la vitesse de 607 kJ (145 kcal) par minute (10,2 kwatt), La concentration en tétrachlorure de titane était élevée (12,0%) et les valeurs des différents paramètres de l'équation permettant de calculer le rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 136 g/min; M=402 g/min; Rn = 3 mm; R=55 mm; Dn = 5,5x10-5 gern-3; et D =
3,7x10-4 gern-3.
Le rapport de recirculation était de 6,4.
Le produit était enlevé du flux de gaz par filtration avec un épurateur contenant du HCl aqueux (15%),
et il avait une surface spécifique de 23 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 1,7 pour cent en poids d'oxygène.
Le produit préparé comme décrit ci-dessus est avantageux en tant qu'additif électriquement conducteur par comparaison avec les poudres de nitrure de titane préparées par d'autres voies, comme cela est démontré par la comparaison qui suit.
La poudre de l'exemple 1 a été comparée avec une poudre A préparée par nitruration de titane métallique (surface spécifique 3 mètres carrés par gramme, teneur en oxygène 0,6 pour cent). Chaque poudre à 25% en poids de niveau d'addition était broyée dans un moulin à billes avec du nitrure de silicium et de la magnésie (1 pour cent) dans du propanol-2 pendant 2 heures. Les mélanges étaient séchés à l'air et pressés à chaud à 1700°C sous 20 MPa d'azote pendant 15 minutes.
On a trouvé que la résistivité électrique des pièces frittées était de 1,6x109 ohm mètres pour 25% de poudre A et de 4,4x10~2 ohm mètres pour 25% du produit de l'exemple 1.
Le produit de l'exemple 1 présente également des avantages par rapport aux nitrures de titane préparés par d'autres voies dans la fabrication de corps céramiques denses, que cela soit par compression à chaud ou par frïttage sans pression
La poudre de l'exempte 1 et la poudre A étaient comprimées à chaud (1400°C) sans liant ou adjuvant de frïttage sous 20 MPa. La poudre de l'exemple 1 atteignait une densité supérieure à 99% en 2,5 minutes,
alors que ta poudre A cessait d'augmenter en densité au bout de 6 minutes, et après avoir atteint une densité de 80% seulement.
Le frïttage sans pression dans l'azote à 1600°C pendant 30 minutes a donné des résultats similaires.
La poudre de l'exemple 1 a produit un corps céramique ayant une densité supérieure à 99% avec un aspect doré brillant, tandis que la poudre A a produit un corps ayant une densité de 6â% seulement avec une couleur brun mat.
Exemple 2
L'essai de l'exemple 1 a été répété, mais en utilisant un plasma réalisé dans de l'azote et en introduisant °
la chaleur dans le réacteur à une vitesse de 670 kJ (160 kcal) par minute (11,2 kwatts). La concentration en tétrachlorure de titane était de 8,5%. Les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recîrculatïon étaient les suivantes: Mn = 92 g/min; M = 454 g/min; Rn = 3 mm; R = 57 mm; Dn = 6,1 x 10-5 gern-3 et D = 2,8 x 10-4 gern-3.
Le rapport de recirculation était de 3,1.
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Le produit collecté dans le filtre épurateur avait une surface spécifique de 39 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 5,7% en poids d'oxygène.
Exemple 3
Un autre essai a été réalisé en utilisant un plasma produit par un courant continu dans de l'argon introduisant l'énergie thermique dans un réacteur à une vitesse de 394 kJ (94 kcal) par minute (6,6 kwatts). Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 0,5 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 1,0 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorure de titane était de 10,4% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 116 g/min; M = 244 g/min; Rn = 3 mm; R = 25 mm; Dn = 7,5 x 10-5 gern-3 et D = 3,5 x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 3,3.
Le produit était collecté dans un sac en tissu fait en polytétrafluoroéthylène, il avait une surface spécifique de 76 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 7,5 pour cent en poids d'oxygène.
Exemple 4
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'argon a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 770 kJ (184 kcal)/min (12,9 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 1,6 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 5 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorure de titane était de 13,2% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 204 g/min; M = 609 g/min; Rn = 3 mm; R = 55 mm; Dn = 6,5 x 10-5 gcm-3 et D = 3,6x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 5,7.
Le produit collecté dans un filtre épurateur contenant 10% de HCl avait une surface spécifique de 17 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 2,8 pour cent en poids d'oxygène.
Exemple 5
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'azote a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 1394 kJ (333 kcai)/min (23,3 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 1,7 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 3 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorure de titane était de 15,4% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 88 g/min; M = 552 g/min; Rn = 3 mm; R = 75 mm; Dn = 3,3 x 10~s gcm-3 et D = 3,2 x 10-* gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 4,8.
Le produit collecté dans un filtre épurateur contenant 20% de HCl avait une surface spécifique de 23 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 2,8 pour cent en poids d'oxygène.
Exemple 6
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'azote a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 2638 kJ (630 kcal)/min (44,1 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 1,4 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 4 moles par minute dans la zone de la queue du plasma.
La concentration en tétrachlorure de titane était de 12,1% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 146 g/min; M = 508 g/min; Rn = 8 mm; R = 100 mm; Dn = 3,0 x 10-s gcm-3 et Dn = 2,7 x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 4,1.
Le produit collecté dans un filtre épurateur contenant 10% dé HCl avait une surface spécifique de 21 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 3,6 pour cent en poids d'oxygène.
Exemple 7
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'azote a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 1214 kJ (290 kcal)/min (20,3 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 1,4 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 3 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorure de titane était de 18,9% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 56 g/min; M = 401 g/min; Rn = 8 mm; R = 100 mm; Dn = 2,6 x 10-5 gcm-3 et D = 4,6 x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 2,7.
Le produit était collecté dans un filtre épurateur contenant 10% de HCl, il avait une surface spécifique de 38 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 5,9 pour cent en poids d'oxygène.
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Exemples
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'argon a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 653 kJ (156 kcal)/min (10,9 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 0,9 moles par minute, le tétrachlorure de silicium à la vitesse de 0,1 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 3,5 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorures était de 10,3% en moles et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 208 g/min; M = 479 g/min; Rn = 3 mm; R = 55 mm; Dn=7,6 x 10-5 gcm-3 et D=4,6 x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 7,9.
Le produit collecté dans un filtre épurateur contenant 10% de HCl avait une surface spécifique de 26 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz), et il contenait 3,1 pour cent en poids d'oxygène et 2,9 pour cent en poids de silicium.
Les exemples qui suivent décrivent le procédé en dehors des conditions définies et démontrent la nécessité d'opérer à l'intérieur des conditions revendiquées, si on veut obtenir la combinaison souhaitée de granulométrie fine et de teneur en oxygène.
Exemple 9 (comparatif)
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'argon a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 590 kJ (141 kcal)/min (9,9 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 0,8 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 1,6 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorure de titane était de 6,0% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 92 g/min; M = 615 g/min; Rn = 3 mm; R == 25 mm; Dn == 3,9 x 10~5 gcm-3 et D = 4,0 x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recireulation était de 1,3.
Le produit collecté dans un sac filtrant en tissu de polytétrafluoroéthylène avait une surface spécifique de 99 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 13,5 pour cent en poids d'oxygène.
Le frïttage sans pression de ce produit à 1600°C sous azote pendant 30 minutes a produit un corps qui n'avait qu'une densité de 45% et une couleur terne marron clair.
Exemple 10 (comparatif)
Un plasma produit avec un courant continu dans de l'argon a servi à introduire l'énergie thermique à la vitesse de 461 kJ (110 kcal)/min (7,7 kwatts) dans un réacteur. Le tétrachlorure de titane était introduit à la vitesse de 0,5 moles par minute et l'ammoniac à la vitesse de 1,0 moles par minute dans la zone de la queue du plasma. La concentration en tétrachlorure de titane était de 5,5% et les valeurs des paramètres utilisés pour le calcul du rapport de recirculation étaient les suivantes: Mn = 104 g/min; M = 416 g/min; Rn = 3 mm; R = 25 mm; Dn = 5,5 x 10-5 gcm-3 et D = 4,5 x 10-4 gcm-3.
Le rapport de recirculation était de 2,1.
Le produit collecté dans un sac filtrant en tissu de polytétrafluoroéthylène avait une surface spécifique de 71 mètres carrés par gramme (méthode d'absorption de gaz) et il contenait 10,3 pour cent en poids d'oxygène.
Claims (23)
1. Poudre noire à granulométrie fine comprenant des particules de nitrure de titane, caractérisée en ce que la surface spécifique de la poudre, déterminée par la méthode d'absorption de gaz, est de 10 à 80 mètres carrés par gramme et que la teneur en oxygène dans la poudre est de 1 à 10 pour cent en poids.
2. Poudre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport molaire du titane sur l'azote est de 0,85:1 à 1,25:1.
3. Poudre selon la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport molaire du titane sur l'azote est de 0,90:1 à 1,20:1.
4. Poudre selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la teneur en oxygène est de 1 à 4 pour cent en poids et que la surface spécifique est de 10 à 35 mètres carrés par gramme.
5. Poudre selon la revendication 4, caractérisée en ce que la teneur en oxygène est de 1,5 à 3% en poids et que la surface spécifique est de 15 à 30 mètres carrés par gramme.
6. Poudre selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la teneur en oxygène est de 4 à 10 pour cent en poids et que la surface spécifique est de 35 à 80 mètres carrés par gramme.
7. Poudre selon la revendication 6, caractérisée en ce que la teneur en oxygène est de 6 à 10 pour cent en poids et que la surface spécifique est de 50 à 80 mètres carrés par gramme.
8. Poudre selon l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisée en ce qu'en plus du titane, de l'azote et de l'oxygène, un ou plusieurs autres éléments sont également présents en une proportion ne dépassant pas 15% du poids de la poudre.
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9. Poudre selon la revendication 8, caractérisée en ce que la proportion totale dudit autre élément ne dépasse pas 5 pour cent en poids et que ledit autre élément est choisi dans le groupe des éléments comprenant le silicium, le bore, le zirconium, l'aluminium, l'étain et un halogène.
10. Poudre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la majorité de l'oxygène, déterminé par des techniques d'analyse des surfaces, est à la surface de particules de nitrure de titane.
11. Procédé de préparation de poudre de nitrure de titane noir selon la revendication 1, par réaction de l'ammoniac avec un halogénure de titane, caractérisé en ce que l'on chauffe de l'ammoniac et un halogénure de titane à une température de réaction choisie au moyen d'un plasma électrique formé dans un flux de gaz non oxydant produit par la décharge d'un courant continu entre une paire d'électrodes, que ce gaz chauffé est introduit par une buse d'entrée dans un réacteur, lequel réacteur est conçu et fonctionne pour induire dans celui-ci une circulation du produit gazeux de manière à ce que le rapport de recirculation (RR) soit supérieur à 2,5 et que l'on recueille la poudre noire de nitrure de titane, le rapport de recirculation dans ce procédé étant défini par la formule:
RR =
0,425Mn.K
M.Rn
L
Dn
1/2
- 0,425
où
Mn = débit pondéral du gaz passant par la buse d'entrée
R = rayon interne du réacteur dans lequel débouche la buse
M = débit pondéral du gaz à une distance 4R en aval de la buse d'entrée
Rn = rayon de la buse d'entrée
Dn = densité du flux de gaz passant par la buse d'entrée
D = densité des gaz dans le réacteur à une distance 4R en aval de la buse d'entrée.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la concentration en halogénure de titane, calculée sans tenir compte des réactions ou des dissociations, est dans la gamme de 5 à 30% en moles du flux total du gaz.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la concentration en halogénure de titane est dans la gamme de 7 à 25%.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11,12 ou 13, caractérisé en ce que l'halogénure de titane est le tétrachlorure de titane.
15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la puissance nette fournie par le plasma est de 200 à 2000 kJ/min par mole d'halogénure de titane.
16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le gaz non oxydant est l'argon et que le plasma est produit par un courant continu ayant une tension de 25 à 50 volts et une intensité de 200 à 600 ampères.
17. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le gaz non oxydant est l'azote ou l'hydrogène et que le plasma est produit par un courant continu ayant une tension de 90 à 250 volts et une intensité de 80 à 250 amp.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la tension du courant continu est de 90 à 220 volts.
19. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le flux pondéral du tétrachlorure de titane est de 0,1 à 5,0 moles par minute.
20. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le flux pondéral de l'ammoniac est de 0,2 moles à 50,0 moles par minute.
21. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le rapport de recirculation (RR) ne dépasse pas 10.
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le rapport de recirculation (RR) est de 3 à 9 inclus.
23. Nitrure de titane noir, caractérisé en ce qu'il a été préparé par l'un quelconque des procédés des revendications 11 à 22 incluses.
7
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