DK146442B - Fremgangsmaade og sintringskapsel til fremstilling af legemer af natrium-beta-aluminiumoxid - Google Patents

Description

U6442

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og en sintringskapsel til fremstilling af legemer af natrium-β-aluminiumoxid.

Som bekendt finder alkali-Ø-aluminiumoxider og 5 især natrium-$-aluminiumoxid for tiden udstrakt anvendelse som fast elektrolyt i elektrokemiske generatorer såsom natrium-svovlgeneratorer.

En kendt fremgangsmåde til fremstilling :af natrium-β-aluminiumoxid af formlen (AI2O3) - , Na2<) omfat-10 ter f.eks. smeltning ved en temperatur mellem 1850 og 2000°C af en blanding af a- eller γ-aluminiumoxid og natri umcarbonat i sådanne forhold, at x ligger mellem 5 og 11. Den således frembragte aluminiumoxid knuses og males til den ønskede kornstørrelse.

15 Til dette formål males den fremstillede alumini- umoxidmasse i omkring 24 timer ved hjælp af stålkugler i en beholder af rustfrit stål.

En del af det under denne maleproces eventuelt tilførte jern elimineres ved magnetisk sortering og 20 resten ved behandling med saltsyre.

Efter skylning, rensning og tørring fremkommer β-aluminiumoxidpulveret, hvis korn kan have dimensioner af størrelsesordenen nogle ym.

fS-aluminiumoxidpulveret formgives derpå med 25 henblik på brugen som elektrolyt. Hvis der ønskes fremstillet et rør, kan der med fordel gås frem på følgende måde : I et første trin afsættes pulveret på en dorn, f.eks. ved elektroforese eller ved påføring med sprøjte-30 pistol, efter at være bragt i suspension i et organisk opløsningsmiddel, der eventuelt indeholder et bindemiddel. Dernæst udføres der en isostatisk komprimering af den således dannede aflejring.

Efter adskillelse fra formen udføres der en sin-35 tring i luften, f.eks. i en gasovn, ved en temperatur af størrelsesordenen 1800° til 1900°C i omkring 4 timer.

14 64 A 2 2

Temperaturstigningen til denne sintringstemperatur sker hurtigt, f.eks. i løbet af 3 timer. Der anvendes også en hurtig afkøling.

På denne måde kan der fremstilles rør med en 5 vægtykkelse på mellem 200 og 600 ym med meget tætte vægge, velegnede til brug som faste elektrolytter.

Sådanne fremgangsmåder frembyder imidlertid en del ulemper. En af disse ulemper består i, at male-perioderne er langvarige, og at det er nødvendigt at 10 foretage rensning af det frembragte produkt som nævnt i det foregående.

Det er en anden ulempe, at der ved benyttelsen af høie sintringstemperaturer sker et væsentligt alkalitab fra legemerne, navnlig natriumtab fra natrium-β-15 aluminiumoxid, hvilket navnlig medfører en vis spredning af egenskaberne af forskellige sintringsportioner.

Den foreliggende opfindelse gør det muligt at afhjælpe disse væsentlige ulemper, og den angår en fremgangsmåde, der gør det muligt, uden vanskelighed 20 at fremstille legemer af natrium-β-aluminiumoxid af velreproducerbar sammensætning og egenskaber på enkel måde og til en lav fremstillingspris.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er af den art, som omfatter følgende successive trin : 25 A) tilvejebringelse af en intim blanding af aluminiumoxidpulver og natriumkarbonatpulver i sådanne indbyrdes mængder, at der opnås en værdi af forholdet A1203 : natriumoxid på 5-11, B) opvarmning af denne blanding i åben digel, 30 C) fri afkøling af blandingen, D) maling af det således frembragte pulver, E) formning af legemerne, og F) sintring af disse, idet sintringen udføres ved anbringelse af legemerne i 35 en sintringskapsel, der under processen og i umiddelbar nærhed af legemerne kan skabe en atmosfære med et stort indhold af natrium, hvorhos kapslen opvarmes til 3 146442 en temperatur mellem 1600 og 1700°C, som opretholdes mellem 30 minutter og 4 timer, hvorefter der afkøles frit til omgivelsestemperatur, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at sintringskapslen omfatter en 5 bøsning til optagelse af legemerne, tillukket i enderne med et øvre'låg og en nedre bundplade, som begge bærer et lag af pulver eller korn af natriumkarbonat, hvor hos dér over det øvre låg findes et dæksel.

Opfindelsen omfatter som nævnt også en 10 sintringskapsel til brug ved udøvelse af denne fremgangsmåde og egnet til under op-hedningen at tilvejebringe og holde en stærkt natrium-holdig atmosfære i umiddelbar nærhed af de under sintring værende legemer, og for hvilken det ejendommelige 15 er, at sintringskapslen omfatter en til omslutning af de under behandling værende legmer udformet, i begge ender åben bøsning med et første låg og en bundplade til lukning af dens ender, begge forsynet med en udsparing indeholdende pulver eller korn af 20 natriumkarbonatsamt et yderligere dæksel, der dækker det førstnævnte låg og dettes udsparing.

Yderligere enkeltheder ved opfindelsen og det til dennes udførelse tjenende udstyr fremgår af den følgende beskrivelse af udførelseseksempler under 25 henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et længdesnit gennem en første udførelsesform for en sintringskapsel til brug ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen, fig. 2 et snit efter linien X-X i fig. 1, 30 fig. 3 et længdesnit gennem en anden udfø relsesform af en sintringskapsel til brug ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen, fig. 4 et snit efter linien Y-Y i fig. 3, fig. 5 et længdesnit gennem en tredje ud-35 førelsesform af en sintringskapsel til brug ved en frem- 146442 4 gangsmåde ifølge opfindelsen, fig. 6 et snit efter linien Z-Z i fig. 5, og fig. 7 en sintringskapsel med fjernet dæksel set fra oven.

5 3- eller γ-aluminiumoxidpulver blandes ind ledningsvis intimt med natriumkarbonatpulver i sådanne indbyrdes mængder, at der fremkommer 3-aluminiumoxid (A^O^) , Na20, hvor x ligger mellem 5 og 11.

Blandingen anbringes i en åben digel, såle-10 des at reaktionen sker i en fri atmosfære. Diglen indføres i en ovn og bringes op på en temperatur mellem 1150° og 1300°, f.eks. 1200°C, der holdes i f.eks.

1 til 5 timer, hvorefter diglen afkøles frit. Det således fremstillede natrium-3-aluminiumoxid er i form 15 af et pulver og males dernæst i omkring 30 minutter og sigtes.

Dernæst formes de ønskede legemer, f.eks. rør, hvilket sker ved elektroforese og isostatisk komprimering af den således frembragte aflejring.

20 Ifølge opfindelsen sker sintringen derefter på følgende måde :

Under henvisning til fig. 1 og 2 indføres rørene 1 af natrium-3-aluminiumoxid, i en sintringskapsel, der er fremstillet helt af natrium-3-aluminium-25 oxid. Denne kapsel omfatter her en bøsning 2, der i sine ender er lukket med plader, nemlig en øvre plade 3 og en bundplade 4. Den øvre plade 3 har en cirkulær fordybning 5 i oversiden forsynet med natriumkarbonat 6 i pulver- eller tabletform. På samme måde har bund-30 pladen 4 i oversiden en fordybning 7 forsynet med natriumkarbonat 8 i pulver- eller tabletform. Dette aggregat er lukket med et dæksel 9 og hviler på et bundstykke 10. Rørene 1 står på klodser 11 af natrium-3-aluminiumoxid.

35 Under henvisning til fig. 3 og 4 er rørene 1 af natrium-3-aluminiumoxid udformet som omtalt i det 5 146442 foregående indført i sintringskapsel, der ligeledes består af natrium-β-aluminiumoxid og her er udformet som en bøsning 22 med f.eks. cylindrisk hulhed og med cylindriske hulrum 23. Bøsningen 22 er for enderne 5 lukket ved hjælp af plader, nemlig en øvre plade 24 og en nedre plade 25, på hvilken rørene 1 står.

Den øvre plade 24 har i oversiden en cirkulær fordybning 26 forsynet med natriumkarbonat 27 i pulver- eller tabletform. På samme måde har den nedre 10 plade 25 i undersiden en fordybning 28 forsynet med natriumkarbonat 27 i pulver- eller tabletform. Endvidere står hvert af hulrummene 23 i forbindelse med fordybningen 28 i pladen 25 gennem en kanal 29, der udmunder i det indre af legemet 1. Aggregatet er afluk-15 ket med et dæksel 30 og hviler på et bundstykke 31.

Sintringskapslen indføres i en ovn, hvor sintringen af legemerne 1 udføres. Hertil opvarmes der til en temperatur på 1650°C, der opretholdes i 1i time, hvilke arbejdsomstændigheder kan variere mellem 20 30 minutter og 4 timer, hvad angår tidsrummet, og mellem 1600° og 1700°C hvad angår temperaturen. Temperaturstigningens varighed er af størrelsesordenen 3 timer, Dernæst lader man ovnen afkøle frit.

Onder henvisning til fig. 5-7 indføres rørene 25 1 af natrium—8-aluminiumoxid fremstillet og formet som omtalt i det foregående i en sintringskapsel, der her er fremstillet helt af a-aluminiumoxid, karborundum, zir-koniumoxid eller et andet egnet ildfast materiale.

Denne kapsel omfatter ligeledes en rørformet bøsning 42, 30 der i sine ender er aflukket med plader, nemlig en øvre plade 43 og en nedre plade 44. Den øvre plade 43 har en cirkulær fordybning 45 i oversiden, i hvilken der er indført natriumkarbonat 46 i pulver- eller tabletform. På lignende måde har den nedre plade 44 35 i oversiden en fordybning 47 forsynet med natriumkarbonat 46 i pulver- eller tabletform. Aggregatet er lukket med et dæksel 49 og hviler på et bundstykke 50.

6 146442

Legemerne 1 står på klodser 51 af natrium-Ø-alumini-umoxid.

I denne udføreIsesform står fordybningen 45 i den øvre plade 43 i forbindelse med bøsningen 42's 5 indre gennem kanaler 52. Disse udmunder i fordybningen 45 gennem ophøjede partier 53, der forhindrer, at natriumkarbonat 46 i fordybningen 45 omkring de fremhævede partier falder ned i bøsningen 42.

Sintringskapslen indføres i en ovn, hvor sintrin-10 gen af legemerne 1 udføres. Herved opvarmes der som i de foregående tilfælde til en temperatur på 1650°C opretholdt i 1½ time, hvilke arbejdsomstændigheder som før nævnt kan variere mellem 30 minutter og 4 timer, hvad angår tidsrummet, og mellem 1600° og 1700°C, hvad 15 angår temperaturen. Temperaturstigningen tilvejebringes i løbet af omkring 3 timer. Dernæst lader man ovnen afkøle frit.

Uanset den valgte udførelsesform medfører fremgangsmåden følgende fordele : 20 Tilstedeværelsen af natriumkarbonat i sintrings kapslerne muliggør frembringelse i nærheden af de legemer 1, der skal sintres, af en atmosfære med et højt indhold af natrium, hvilken atmosfære er egnet til at kompensere eventuelt tab af 25 dette stof fra legemerne.

De fremstillede legemer får derfor konstant sammensætning og konstante og meget reducerbare egenskaber, selv mellem forskellige sintringsportioner.

Endvidere sikrer benyttelsen af en forholdsvis 30 lav sintringstemperatur dels en betydningsfuld energiøkonomi, dels en væsentlig levetid for sintringskapslerne, der således kan benyttes til et stort antal operationer .

Claims (3)

146442

1. Fremgangsmåde til fremstilling af legemer af natrium-β-aluminiumoxid omfattende følgende successive trin :

5 A) tilvejebringelse af en intim blanding af aluminiumoxidpulver og natriumkarbonatpulver i sådanne indbyrdes mængder, at der opnås en værdi af forholdet A^O^ : Na2<) på mellem 5 og 11, B) opvarmning af denne blanding i en åben 10 digel til 1150-1300°C, C) fri afkøling af blandingen, D) maling af det således frembragte pulver, E) formning af legemerne, og F) sintring af disse, 15 idet sintringen udføres ved anbringelse af legemerne (1)i en sintringskapsel, der under processen og i umiddelbar nærhed af legemerne kan skabe en atmosfære med et stort indhold af natrium, hvorhos kapslen opvarmes til en temperatur mellem 1600 og 1700°C, som 20 opretholdes mellem 30 minutter og 4 timer, hvorefter der afkøles frit til omgivelsestemperatur, kendetegnet ved, at legemerne (1) anbringes i en sintringskapsel, der omfatter en foroven og forneden åben bøsning (2, 22, 42) over en dennes nedre åbning lukkende 25 bundplade (4, 25, 44), der bærer et lag af pulver eller korn af natriumkarbonat og under et bøsningens øvre åbning tillukkende første låg (3, 24, 43), der ligeledes bærer et lag (6, 27, 46) af pulver eller korn af natriumkarbonat og oven over hvilket der findes et yderlige-30 re dæksel (9, 30, 49). 2.Sintringskapsel til gennemførelse af den i krav 1 angivne fremgangsmåde til fremstilling af legemer af natrium-β-aluminiumoxid og egnet til i umiddelbar nærhed af legemerne ved ophedning at holde en stærkt natrium-35 holdig atmosfære, kendetegnet ved, at sintringskapslen omfatter en til omslutning af de pågældende legemer (1) udformet, i begge ender åben bøsning