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Verfahren zur Herstellung von ultrafeinen Metallteilchen
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Verfahrenkonzentrische Düsen abwärts in einen im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes angeordneten Teil desselben, d. h. in die Reaktionszone, eingeleitet. Die vorerhitzten Reaktionspartner, die sich auf einer Temperatur von 450 bis 13000C befinden, bewirken in der Reaktionszone eine spontan eingeleitete und sich selbst aufrecht erhaltende Reaktion, welche zur Bildung eines Metallpulvers führt. Das Argongas
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eine Reaktion des Halogenids bis zu seiner Berührung mit dem reduzierend wirkenden Gas in der Reaktions- zone.
Die zur Bildung des Wolframpulvers führende Reaktion kann daran erkannt werden, dass sich in der
Reaktionszone, d. h. im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes und im Abstand von den konzentrischen Schutzgas- und Dampfdüsen und unterhalb derselben, eine "Flamme" bildet. Die Lage der "Flamme" und damit der Reaktionszone kann durch entsprechende Einstellung der Geschwindigkeiten des
Schutzgases und des Halogeniddampfes im Abstand von den Düsen erhalten werden. Bei zunehmender Geschwindigkeit wächst der Abstand der "Flamme von den Düsen. Die vorstehend beschriebene Ausfüh- rungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung mit gutem Wirkungsgrad durchgeführt werden.
Gemäss Fig. 1 befindet sich in einem Trichter 3 unter Luftabschluss ein festes metallisches Halogenid l, das mittels einer Förderschnecke 7 in eine Halogenidverdampfungszone 5 gefördert wird. Die Schnecke 7 wird von einem Motor 9 angetrieben, der mit verschiedenen Drehzahlen laufen kann, so dass die Menge des pro Zeiteinheit in die Verdampfungszone eingeführten Halogenids einstellbar ist. Die Förderschnecke 7 ist von einem Wassermantel 11 umgeben, damit eine vorzeitige Verdampfung des Halogenids verhindert wird. Der die Verdampfungszone 5 umgebende Halogenidverdampfer 13 wird durch den Verdampferofen 15 derart erhitzt, dass in der Verdampfungszone eine Temperatur aufrecht erhalten wird, die genügend hoch ist, um eine rasche Umwandlung des Halogenids in einen Dampf zu bewirken.
Reduzierend wirkendes Wasserstoffgas, das von dem Reaktionsofen 16 auf 450-1300 C vorerhitzt wurde, wird durch den Ringkanal 18 in die Reaktionskammer des Reaktionsgefässes 17 eingeleitet und erzeugt in dem Reaktionsgefäss eine reduzierend wirkende Wasserstoffatmosphäre. Der in der Verdampfungszone erzeugte Halogeniddampf wird mittels des Reaktionsofens 16 ebenfalls auf 450-1300 C vorerhitzt und tritt zusammen mit einem Inertgas, wie Argon, in die rohrförmige Reaktionskammer des Reaktionsgefässes 17 ein. Das Argon wird durch den Trägergas-Eintrittsstutzen 19 eingeleitet, damit die Diffusion von Metallhalogeniddampf in die Einrichtung zur Zuführung des Halogenids verhindert wird.
Der Metallhalogeniddampf wird mittels der Halogeniddampfdüse 25, die in der Mittellinie der Reaktionskammer angeordnet ist, abwärts in das Reaktionsgefäss 17 eingeleitet. Durch die ringförmige Schutzgasdüse 28 wird im Gleichstrom mit dem Strom des Halogeniddampfes ein durch den Eintrittsstutzen 27 zugeführtes indifferentes Schutzgas wie Argon in das Reaktionsgefäss 17 eingeleitet. Die Düse 28, welche die Düse 25 umgibt, steht mit der Reaktionskammer in Verbindung und ist mit ihr konzentrisch und endet etwa in derselben Horizontalebene
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Schutzgasstrom bildet eine den Halogeniddampf umgebende Umhüllung oder Abschirmung. Der Halogeniddampf kommt mit dem reduzierend wirkenden Wasserstoffgas in der Reaktionszone 29 in Berührung, die sich im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes und unterhalb der Düsen befindet.
Durch die Berührung des vorerhitzten Halogeniddampfes mit dem vorerhitzten Wasserstoff wird eine spontan eingeleitete und sich selbst aufrecht erhaltende Reaktion bewirkt, in der ein Metallpulver gebildet wird. Diese Reaktion ist daran zu erkennen, dass sich in der im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes und unterhalb der Düsen befindenden Reaktionszone eine"Flamme"bildet. Die im Gleichstrom geführten Ströme des Schutzgases und das Halogeniddampfes werden so eingestellt, dass zwischen den Düsen 25 und 28 und der Reaktionszone 29 der Halogeniddampf gegenüber den Wandflächen des Reaktionsgefässes abgeschirmt wird, so dass die zur Bildung des Metallpulvers fuhrende Reaktion verhindert wird, bis der Halogeniddampf in der Reaktionszone 29 mit dem reduzierend wirkenden Gas in Berührung gelangt.
Zur Verhinderung der Bildung von massivem Metall sind, wie in der Zeichnung dargestellt, die oberen und inneren Wandflächen der Reaktionskammer des Reaktionsgefässes 17 von der Reaktionszone weg auswärts gekrümmt und beträgt der Durchmesser mindestens etwa das Dreifache des Durchmessers der Schutzgasdüse, so dass die Wandflächen und Bauteile des Reaktionsgefässes von der Reaktionszone entfernt angeordnet sind.
Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, wird das aufwärtsströmende, reduzierend wirkende Gas bei der Berührung mit dem abwärtsströmenden Schutzgasstrom zu der Reaktionszone hin gelenkt, wodurch ebenfalls gewährleistet ist, dass die zur Bildung des Metallpulvers führende Reaktion ohne Berührung der Bauteile und Wandflächen des Reaktionsgefässes erfolgt.
Die in der Reaktionszone gebildeten Wolframmetallteilchen bewegen sich unter der Wirkung der
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vereinigten Ströme des Argongases, des nicht umgesetzten reduzierend wirkenden Gases, des erhaltenen
Halogenidgases und der Schwerkraft durch die unterhalb der Reaktionszone angeordnete Austrittsöffnung.
Zur Aufnahme der ultrafeinen Metallteilchen ist eine geeignete Auffangeinrichtung, beispielsweise ein
Sack 35 aus Polyäthylen vorgesehen. Ferner ist für den Austritt der Abgase aus dem Reaktionsgefäss eine
Austrittsöffnung 37 vorgesehen.
An Stelle von Argon können auch andere Gase, darunter die Inertgase des periodischen Systems, verwendet werden.
Bei der erfindungsgemässen Herstellung von ultrafeinen Metallpulvern wird das Verhältnis zwischen dem reduzierend wirkenden Gas und dem Metallhalogeniddampf so eingestellt, dass es ebenso gross oder grösser ist als jenes Verhältnis, das thermodynamisch zur Herstellung eines Metallpulvers mit einem vorherbestimmten, erwünschten Metallhalogenidgehalt erforderlich ist. Der Metallhalogenidgehalt des ultrafeinen Pulvers nimmt bei einem zunehmenden Verhältnis von reduzierend wirkendem Gas zu Halogeniddampf ab. Bei der Erzeugung von Wolframpulver soll das Molverhältnis von Wasserstoff zu Wolframhexachlorid über 3 betragen und beträgt vorzugsweise etwa 9 ; bei dem letztgenannten Verhältnis wird ein hochwertiges ultrafeines Wolframpulver mit hohem Wirkungsgrad erzeugt.
Die erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird weiter in dem nachstehenden Beispiel erläutert : Beispiel l : Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wurden 0, 646 g/min Wolframhexachlorid in die Halogenidverdampfungszone eingeführt, so dass durch die Halogeniddampfdüse Wolframhalogeniddampf in einer Menge von 1, 63 Millimol/min abgegeben wurden. Das als Schutzgas verwendete Argon wurde in einer Menge von 200 ml/min oder 9,16 Millimol/min (bei 250C berechnet) und der als reduzierend wirkendes Gas verwendete Wasserstoff wurde in einer Menge von 356 ml/min oder 14, 7 Millimol/min (bei 250C berechnet) zugeführt.
Die Molenbrüche dieser Gase betrugen 0,0615 bzw. 0, 555 bzw. 0. 308. Bei diesen Mengenverhältnissen erhielt man 9 Mole Wasserstoff pro Mol Wolframhexachlorid. Das Halogenid und der Wasserstoff wurden auf 755-770 C vorerhitzt und in der Reaktionszone gemischt und zur Reaktion gebracht. Die Reaktion wurde daran erkannt, dass sich in der im Abstand unterhalb der Düsen und im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes befindlichen Reaktionszone eine"Flamme"bildete. Die auf diese Weise gebildeten reduzierten Metallteilchen und das Chlorwasserstoffgas wurden von dem überschüssigen Wasserstoffgas und dem Argon zu der Sammeleinrichtung mitgenommen. Die Metallausbeute betrug 99, 81%.
Die erhaltenen Pulver hatten eine einheitliche Teilchengrösse und-form. Die Oberfläche betrug 4, 8 m2/g, was einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0, 06 Mikron entsprach. Das Pulver hatte folgende Analyse :
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<tb>
<tb> Sauerstoff <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 42%
<tb> Stickstoff <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 002%
<tb> Argon <SEP> =0, <SEP> 16% <SEP>
<tb>
In bestimmten Fällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, an Stelle eines Stroms eines indifferenten Gases einen Strom eines gasförmigen Halogens als Schutzgas für den Halogeniddampf zu verwenden.
In solchen Fällen kann gegebenenfalls auch eine bestimmte Menge von gasförmigem Halogen dem Halogeniddampf beigemischt werden, ehe dieser in die Reaktionszone eingeleitet wird. Bei Verwendung von Halogengas an Stelle eines indifferenten Gases erhält man eine bessere Schutzgaswirkung, weil reduzierend wirkendes Gas, welches durch den Schutzgasstrom hindurchzutreten trachtet, in als Nebenprodukt anfallendes Halogenid verwandelt wird und daher keine vorzeitige Reduktion des Halogeniddampfes bewirken kann. Ausserdem verhindern das als Schutzgas verwendete Halogengas und das beigemischte Halogengas die Bildung von störenden Metallablagerungen, indem sie jedes sich bildende Metall bereits im Anfangsstadium rückhalogenieren.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird vorerhitztes Wasserstoffgas in ein Reaktionsgefäss eingeleitet. In einen im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes befindlichen Teil desselben, der hier als Reaktionszone bezeichnet wird, werden durch konzentrische Düsen ein vorerhitzter Strom von Wolframhexachloriddampf und ein Schutzgasstrom aus einem gasförmigen Halogen, beispielsweise Chlor, abwärts eingeleitet. Eine weitere Menge eines gasförmigen Halogens, beispielsweise Chlor, wird dem Halogeniddampf vor dessen Einleitung in das Reaktionsgefäss beigemischt. Die vorerhitzten Reaktionspartner, die sich auf einer Temperatur von 450 bis 13000C befinden, bewirken in der Reaktionszone eine spontan eingeleitete und sich selbst aufrecht erhaltende Reaktion, die zur Bildung eines Metallpulvers führt.
Das Chlorgas schirmt den Halogeniddampfstrom gegenüber den Wandflächen
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des Reaktionsgefässes und gegen die Berührung mit dem reduzierend wirkenden Gas ab, so dass eine zur
Metallbildung führende Reaktion des Halogenids verhindert wird, bis dieses in der Reaktionszone mit dem reduzierend wirkenden Gas in Berührung kommt. Durch Verwendung von gasförmigem Halogen als Schutzgas wird jede Tendenz zur Bildung von massivem Metall am Rand der Schutzgasdüse verhindert, weil Metallablagerungen bereits bei Beginn ihrer Entstehung rückchloriert werden. Ferner beseitigt der Zusatz eines gasförmigen Halogens, wie Chlor, zu dem Halogeniddampf vor dessen Einleitung in das Reaktiongefäss jede Neigung zur Bildung von massivem Metall, welches die Halogeniddampfdüse verlegen könnte.
Wenn in dem erfindungsgemässen Verfahren ein gasförmiges Halogen als Schutzgas verwendet und dem Halogeniddampf ein gasförmiges Halogen beigemischt wird, erhält man ein Verfahren zur Erzeugung eines ultrafeinen Metallpulvers, welches Verfahren kontinuierlich und mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann, weil die Bildung von Metallablagerungen, welche die Einleitung des Halogeniddampfes und des Schutzgases in die Reaktionszone beeinträchtigen könnten, vermieden wird, und weil jedes Metall, das aus der Reaktionszone aufwärts oder auswärts wandert, unter Bildung von Halogeniddampf rückhalogeniert wird.
Die vorstehend beschr ; ebene Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird in der Vorrichtung nach Fig. 2 durchgeführt.
Gemäss Fig. 2 wird in einen luftdichten Trichter 3 eine Menge eines festen Metallhalogenids. 1., beispielsweise Wolframhexachlorid eingebracht. Das feste Metallhalogenid wird in die Halogenidverdampfungszone 5 mit Hilfe einer Förderschnecke 7 eingeführt, die von einem Motor 9 angetrieben wird, mit dem die Menge des pro Zeiteinheit der Verdampfungszone zugeführten Halogenids geregelt werden kann.
Ein geeigneter Ofen 115 hält in der Verdampfungszone eine Temperatur aufrecht, die eine rasche Überführung des Halogenids in den dampfförmigen Zustand gewährleistet. Durch den Eintrittsstutzen 14 wird ein Halogengas, beispielsweise Chlor, dem ein Inertgas beigemischt sein kann, zugeführt. Dieses Halogengas mischt sich mit dem Metallhalogeniddampf und verhindert ausserdem eine Diffusion des Halogeniddampfes in die Einrichtung zur Zuführung des Halogenids.
Von dem Reaktionsofen 16 auf 450-13000C voerhitzter Wasserstoff wird als reduzierend wirkendes Gas durch den Eintrittsstutzen 1 : 9 abwärts in die Re-
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wirkende Wasserstoffatmosphäre. Das ebenfalls auf450-13000C erhitzte Gemisch von Halogengas und Halogeniddampf wird durch die Dampfdüse 25 abwärts in die rohrförmige Reaktionskammer des Reaktionsge-
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Dampfdüse 25 umgibt, in die Reaktionskammer des Reaktionsgefässes 17 eingeleitet. Dieser Chlorgasstrom bildet um den Halogeniddampf herum eine Umhüllung, so dass der Halogeniddampf mit dem als reduzierend wirkenden Gas verwendeten Wasserstoff in der Reaktionszone 29 in Berührung kommt, die sich im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes und unterhalb der Düsen befindet.
Die Berührung zwischen dem vorerhitzten Halogeniddampf und dem vorerhitzten Wasserstoff bewirkt eine spontan eingeleitete und sich selbst aufrecht erhaltende Reaktion, die zur Bildung eines Metallpulvers führt. Diese Reaktion wird daran erkannt, dass sich in der Reaktionszone, die sich im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes und unterhalb der Düsen befindet, eine Flamme bildet.
Die im Gleichstrom geführten Ströme des Schutzgases und des Halogeniddampfes werden so eingestellt, dass zwischen den Düsen 25 und 28 und der Reaktionszone 29 der Halogeniddampf gegenüber den Wandflächen des Reaktionsgefässes durch Halogengas und als Nebenprodukt erhaltenes Halogenidgas abgeschirmt wird, so dass die zur Bildung eines Metallpulvers führende Reaktion erst erfolgen kann, wenn der Halogeniddampf in der Reaktionszone 29 mit dem reduzierend wirkenden Gas in Berührung kommt.
In der Reaktionszone werden durch die Reaktion zwischen dem Wasserstoff und dem Halogenidgas ul-
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rend wirkenden Gases, des Halogeniddampfes und des Schutzgases im wesentlichen im Gleichstrom geführt werden, bewirken sie, dass die Metallteilchen rasch aus dem Reaktionsgefäss mitgenommen und mit geeigneten Sammeleinrichtungen aufgefangen werden können.
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aktionsgefässes 17 mindestens etwa das Dreifache des Durchmessers der Schutzgasdüse. Ferner sind die konzentrischen Düsen 25 und 28 im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes angeordnet und erstrecken sich diese Düsen abwärts etwa in die Mitte des Reaktionsgefässes.
Auf diese Weise wird eine geeignete Vorerhitzung der Reaktionspartner durch den Ofen 16 bewirkt und in der Reaktionszone eine sich selbst aufrecht erhaltende, zur Bildung von Wolframpulver führende Reaktion zwischen dem Wolframhexa- chlorid und dem Wasserstoff begünstigt.
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Die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform der Erfindung wird weiter in dem nachstehenden
Ausführungsbeispiel erläutert :
Beispiel 2 : Unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung werden in die Halogenid- verdampfungszone 1, 56 g/min Wolframhexachlorid eingeführt, so dass Wolframhexachloriddampf in einer
Menge von 3, 92 Millimol/min durch die Halogeniddampfdüse in die Reaktionszone abgegeben wurde.
Um eine Rückwärtsdiffusion des Halogenids in die Förderschnecke zu verhindern, wurde Argon in einer
Menge von 190 ml/min durch den Eintrittsstutzen 14 zugeführt. Ferner wurde durch den Eintrittsstutzen 14
Chlor in einer Menge von 200 ml/min oder 8, 19 Millimol/min (berechnet bei 250C und l at) dem Ha- logeniddampf zugesetzt. Das Chlor wurde in einer solchen Menge zugesetzt, dass die Bildung von redu- ziertem Metall in der Halogeniddampfdüse verhindert wurde. Weiteres Chlorgas wurde in einer Menge von 300 ml/min oder 12, 3 Millimol/min (berechnet bei 250C und 1 at) durch die Ringdüse 28 in die Re- aktionskammer eingeleitet.
Dieses zusätzliche Chlorgas schirmte den Halogeniddampf zwischen den Dü- sen und der Reaktionszone ab und verhinderte die Bildung von reduziertem Metall am Rand der Haloge- niddampfdüse. Der als reduzierend wirkendes Gas verwendete Wasserstoff wurde in einer Menge von 1800 ml/min oder 73, 5 Millimol/min (berechnet bei 250C und 1 at) in die Reaktionskammer eingeleitet.
Der Halogeniddampf und der Wasserstoff wurden auf 8000C vorerhitzt und in der Reaktionszone miteinander gemischt und zur Reaktion gebracht. Die in der Reaktionskammer gebildeten reduzierten ultrafeinen
Metallteilchen und das als Nebenprodukt gebildete Chlorwasserstoffgas wurden von dem überschüssigen Chlorgas und Argon zu einem Auffangsack mitgenommen. Die Metallausbeute betrug über zo
Die Analyse des Produkts ergab 0, 50/0 Sauerstoff. 0, 161o Chlor, Rest Wolfram. Die Oberfläche betrug 12, 6 mZ/g, was einem durchschnittlichen Durchmesser von 0, 025 Mikron entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Erzeugung von ultrafeinen Metallpulvern erhält man als Ausgangsmaterial ein Metallhalogenid hoher Reinheit durch direkte Umwandlung von Metallpulver in ein flüchtiges Halogenid, worauf der so gebildete Halogeniddampf unter Bildung eines ultrafeinen Pulvers mit einem reduzierend wirkenden Gas umgesetzt wird.
Gemäss Fig. 3 sind ähnlich wie in Fig. 2 ein Trichter 31, eine Förderschnecke 33 und ein Motor 35 vorgesehen. In den Trichter wird ein Metallpulver 37, beispielsweise mit Wasserstoff reduziertes Wolfram eingebracht. Das Wolframpulver wird in das vertikal angeordnete Chlorierrohr 39 eingeführt, das mehrere ein-und auswärts vorstehende Prallplatten 41 aufweist, die an dem Rohr 39 fix angeordnet und über dessen Länge verteilt sind. Diese Prallplatten verhindern ein Herunterfallen von nicht umgesetztem, mit Wasserstoff reduziertem Wolframpulver in das Reaktionsgefäss. Das Rohr 39 ist von einem geeigneten Ofen 42 umgeben, der in dem Rohr eine erhöhte Temperatur aufrecht erhält, so dass das mit Wasserstoff reduzierte Wolframpulver wirksam chloriert und verdampft wird.
Durch den Eintrittsstutzen 44 zugeführtes Chlorgas reagiert unter Bildung von Wolframhexachlorid mit dem mit Wasserstoff reduzierten Wolfram. Durch den Eintrittsstutzen 45 wird eine kleine Menge Inertgas, wie Argon, eingeleitet, damit kein Chlor in die Einrichtung zur Zuführung des Wolframpulvers diffundieren kann. Der Halogeniddampf wird zusammen mit einem Chlorgasüberschuss durch die Düse 47 in die Reaktionszone 49 eingeleitet, die im Abstand von den Wandflächen des Reaktionsgefässes 51 angeordnet ist. Durch die Eintrittsöffnung 53 wird ein im Gleichstrom geführter Schutzgasstrom bestehend aus Chlor zugeführt und durch die Ringdüse 55 in das Reaktionsgefäss eingeleitet. Der im Gleichstrom geführte Chlorgasstrom schirmt den Halogeniddampf zwischen den Düsen und der Reaktionszone ab.
Wasserstoff als reduzierend wirkendes Gas wird durch den Eintrittsstutzen 57 abwärts in der Reaktionsgefäss eingeleitet. In der Reaktionszone erfolgt eine sich selbst aufrecht erhaltende, zur Bildung eines Metallpulvers führende Reaktion zwischen dem Halogeniddampf und dem reduzierend wirkenden Gas, die von dem Reaktionsofen 59 auf 450-13000C erhitzt werden. In der sich im Abstand von den Wandflächen und Bauteilen des Reaktionsgefässes befindenden Reaktionszo- ne 49 wird ein ultrafeines Wolframpulver erzeugt, das durch den Austrittsstutzen 61 austritt.
Diese weitere Ausführungsform der Erfindung ist in dem nachstehenden Beispiel weiter erläutert : Beispiel 3 : Unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung wurde Wolframpulver mit einer Siebgrösse von 0,074 mm in einer Menge von 1, 48 g/min oder 8, 05 Millimol/min mittels der Förderschnecke in den Chlorierer eingeführt. Gleichzeitig wurde der Chlorierer mit Chlorgas in einer Menge von 600 ml/min oder 24, 5 Millimol/min (berechnet bei 250C und 1 at) beschickt. Der vorhandene Chlor- überschuss genügt, um die Bildung von reduziertem Metall in der Halogeniddampfdüse zu verhindern.
Das in dem Chlorierer gebildete Wolframchlorid wurde im Gemisch mit Chlorgas durch die Halogeniddampfdüse in die Reaktionskammer eingeleitet. Der als reduzierend wirkendes Gas verwendete Wasserstoff wurde in einer Menge von 2 600 ml/min oder 106 Millimol/min (berechnet bei 250C und 1 at) in das Reaktionsgefäss eingeleitet. Weiteres Chlorgas wurde in einer Menge von 300 ml/min oder 12, 2 Milli-
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mol/min (berechnet bei 250C und 1 at) durch die Ringdüse in das Reaktionsgefäss eingeleitet. Dieses zusätzliche Chlor schirmte den Halogeniddampf zwischen den Düsen und der Reaktionszone ab und verhin-
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der Wasserstoff wurden auf 800 C vorerhitzt und in der Reaktionszone miteinander gemischt und zur Reaktion gebracht.
Die Reaktion wurde an der Bildung einer Flamme erkannt, die im Abstand unterhalb der Düsen und im Abstand von den Wandflächen und den Bauteilen der Reaktionskammer erschien. Die in der Reaktionskammer gebildeten reduzierten Wolframmetallteilchen und das Chlorwasserstoffgas traten aus der Reaktionskammer aus. Die Wolframmetallteilchen wurden aufgefangen und analysiert. Die
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12,8 m/g, was einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,024 Mikron entspricht.
Bei der erfindungsgemässen Erzeugung von ultrafeinen Wolframpulvern hat es sich gezeigt, dass bei Verwendung von Wolframhexachlorid die Arbeitstemperatur, d. h. die Temperatur der Reaktionspartner, nicht kleiner sein soll als 4500C. Beim Arbeiten unterhalb dieser Mindesttemperatur ist die Reaktion langsam und sind ausserdem zu grosse Mengen des Schutzgases erforderlich, um die Bildung von Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von mehr als 0, 1 Mikron zu verhindern. Die Obergrenze der Arbeitstemperatur liegt etwa bei 1300 C, weil Temperaturen oberhalb dieser Grenze infolge des Kornwachstums des in dem Verfahren gebildeten Wolframs die Bildung von Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von mehr als 0, 1 Mikron begünstigen.
Die in der Praxis zu beachtende obere Temperaturgrenze wird jedoch durch die für die Konstruktionsmaterialien zulässigen Betriebstemperaturen bestimmt. In einer ganz aus Quarz aufgebauten Vorrichtung wurden die besten Ergebnisse bei einer Arbeitstemperatur von etwa 700 bis 9000C erhalten.
Bei der Erzeugung von Wolfram und andern Metallen nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird den Reaktionspartnern so viel Wärmeenergie zugeführt, dass eine zur Bildung von Metall führende Reaktion bei einer Temperatur erfolgt, bei der die Reaktionspartner flüchtig sind, das gewünschte ultrafeine Metallpulver aber noch nicht schmilzt. Vorzugsweise wird die Arbeitstemperatur unter der Sintertemperatur des Metallpulvers gehalten.
Die vorstehende Beschreibung hat sich besonders mit der Herstellung eines ultrafeinen Wolframpulvers befasst. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch zur Erzeugung von ultrafeinen Pulvern aus Eisen, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom und Molybdän angewendet werden kann. Ferner können in dem erfindungsgemässen Verfahren an Stelle von Wasserstoff auch andere Substanzen als reduzierend wirkende Gase verwendet werden, unter anderem die flüchtigen Metalle der Gruppen IA, IIA und IIB des periodischen Systems. Bei der Auswahl dieser Metalle sind jedoch folgende Bedingungen zu beachten :
1. Das reduzierend wirkende Metall muss ein stabileres Halogenid bilden als das zu erzeugende Metall.
2.
Das reduzierend wirkende Metall muss bei einer Temperatur flüchtig werden, die unter jener liegt, bei der eine Reaktion mit den Konstruktionsmaterialien der Vorrichtung erfolgen könnte.
3. Das reduzierend wirkende Metall muss ein Halogenid bilden, das unter der Sintertemperatur des erzeugten Pulvers flüchtig wird.
Im Hinblick auf die vorgenannten Bedingungen können Zink und Cadmium als Reduktionsmittel verwendet werden. Zur Erzeugung von ultrafeinen Pulvern aus Wolfram, Molybdän, Niob und Tantal wird Wasserstoff und zur Erzeugung von ultrafeinen Pulvern aus Eisen, Vanadin und Chrom wird Zink als Reduktionsmittel bevorzugt. Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen reduzierend wirkenden Metalle in Gasform verwendet werden.
Das in der vorstehenden Beschreibung erwähnte periodische System ist das in H. G. Deming, Fundamental Chemistry, 2. Auflage (J. Wiley & Sons) abgedruckte.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von ultrafeinen Metallteilchen aus Eisen, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän oder Wolfram. dadurch gekennzeichnet, dass in ein Reaktionsgefäss ein Strom des Dampfes eines Halogenids des Metalls eingeleitet und dieser Halogeniddampfstrom mit einem im Gleichstrom geführten Schutzgasstrom umhüllt und mit einem gasförmigen Reduktionsmittel in Berührung gebracht
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halten werden, so dass sich in dem Reaktionsgefäss im Abstand von dessen Wänden eine Reaktionszone ausbildet und die so erhaltenen Metallteilchen abgetrennt werden.