AT257446B - Verfahren zur Herstellung von La2BeO4 - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von   Lape04   
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   Das erfindungsgemäss in Vorschlag gebrachte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man auf feuchtem Wege, vorzugsweise durch Zermahlen, ein Gemisch aus feinen Oxyden herstellt, worauf das Gemisch mit einem Bindemittel, vorzugsweise einer Lösung aus Stearinsäure in Tetrachlorkohlenstoff, behandelt wird, worauf das Pressen ohne vorherige Wärmebehandlung durchgeführt wird und schliesslich   durch Erwärmung   über eine Dauer von mehrerenStunden, beispielsweise von 8 h, auf Temperaturen zwischen 1200 und 1300 C, vorzugsweise auf   1250 C,   die chemische Reaktion und das Sintern zugleich erfolgen. 



   So erhält man ausgehend vom Rohprodukt auf sicherste und einfachste Weise das gewünschte Keramikmaterial mit guter Oberflächenbeschaffenheit sowie guten Struktur-und Dichte-Eigenschaften. 



   Die Eigenschaften des   LaBeO-Keramikmaterials   sind weitgehend von der Wahl des Mischverfahrens der Oxyde abhängig. Dies ist der Grund dafür, weshalb andere Herstellungsverfahren für das Pulver als das vorstehend angegebene, beispielsweise das Dispergieren der Oxyde von Beryllium und Lanthan durch Fällen der Hydroxyde und Abdampfen des Wassers, die Herstellung des Gemisches durch mechanisches Trockenmahlen   usw.,   weniger vorteilhaft sind, obwohl man in bestimmten spezifischen Fällen durch diese Verfahren interessierende keramische Eigenschaften erhält. Der durch Eintauchen gemessene 
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 der Erfindung erzielte Produkt näherte sich dem Wert 6   g/cm3.   Die Schrumpfung   während des Sinterns ist   recht erheblich (durchschnittlich   130/0).   



   Was die   kristallographischeReinheit   betrifft, so enthält das gemäss dem bevorzugten Verfahren nach   der Erfindung erzielte La2BeO4-Keramikmaterialnoch 18'%   der   LaBeOg-Phase.   Dies ist für das Verhalten des Keramikmaterials nicht schädlich. Der angegebene Wert lässt sich bei Verwendung des Dispersionsverfahrens durch Fällen der Hydroxyde und Abdampfen des Wassers zum Mischen der Pulver auf einen Mindestwert von   0, 50/0 herabsetzen.   Der peritektische Schmelzpunkt von   La2Be04   beträgt   15140C.   



   Das erzielte Keramikmaterial zeichnet sich durch eine sehr hohe chemische Neutralität, seine gute Wärmestabilität (Beständigkeit) und seine geringe offene Porosität aus. Die mikroskopische Analyse der verwendeten Proben und die chemische Analyse zeigen die hohe chemische Neutralität des neuartigen Werkstoffes. 



   Auf   La2Be04   geschmolzenes Uran zeigt eindeutig eine Verringerung der Anzahl der Einschlüsse von Verunreinigungen. Somit trägt also das neuartige Keramikmaterial sogar zur Reinigung des geschmolzenen Urans bei. 



   Kontrollanalysen auf Beryllium und Lanthan in dem auf La2BeO4 geschmolzenen Uran haben gezeigt, dass die Gehalte an Beryllium und an Lanthan unter 1 Teil/Million liegen, während bei einer unter den gleichen Bedingungen auf reinem   BeO   geschmolzenen Probe der Gehalt an Beryllium 48 Teile/Million betrug. 



   Der Schmelzversuch mit Uran hat ausserdem gezeigt, dass das Uran von seinem Schmelzen an die ungestielte Tropfenform annimmt und dass das Bild des Tropfens im Verlaufe der beiden Versuchsstunden unverändert bleibt. Nach dem Erkalten haftet der ungestielte Tropfen nicht an dem Keramikmaterial. 



  Die gleichen in Helium durchgeführten Versuche ergeben vergleichbare Resultate. 



   Aus diesenEigenschaften und Merkmalen kann man die mögliche Verwendung des   LaBeO-Kera-   mikmaterials als Tiegelwerkstoff für das Schmelzen anderer spaltbarer Metalle und Legierungen, wie Pu, U-Pu, U-Zn und U-Cd, ableiten. Dies ist für   U-Zn-und   U-Cd-Legierungen, Zwischenprodukten bei der Wiederaufbereitung bestrahlter Brennstoffe, von besonderem Interesse. 



   Zum Bewerten der Beständigkeit gegenüber einem Wärmestoss wurden Tabletten mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 2,18 oder 2, 80 mm plötzlich in einen vorher auf   800 C   aufgeheizten Ofen eingebracht. Nach 5min wurden diese Tabletten plötzlich aus dem Ofen entnommen. Dieser Vorgang wurde dreimal wiederholt, wobei die Tabletten, ohne zu zerfallen, den Wärmestössen standhielten. 



   Weitere Versuche haben gezeigt, dass das   La2Be04-Keramikmaterial   auch gegen Korrosion durch   NaCl   beständig ist und dass es auch von   Si02   bei 13000C nicht angegriffen wird. Daher kann glasartiges Siliziumoxyd für die in dem Ofen zu sinternden Teile als Träger dienen. Das   La2Be04-Keramikmaterial   geht bei 12500C mit gesintertem Aluminiumoxyd leicht eine chemische Reaktion ein, wobei im Verlaufe des Erkaltens die beiden Keramiksubstanzen fest aneinander haften. Diese letztere Erscheinung ist für die Herstellung von Verkleidungen oder Belägen aus   La BeO   auf Keramikwerkstoffen auf der Basis von Aluminiumoxyd von Interesse.

   Es gibt grundsätzlich drei Möglichkeiten : Verkleidung oder Auskleidung durch Bepinseln mit angefeuchtetem Pulver, Verkleidung oder Auskleidung durch Aufbringen des Pulvers mit Hilfe einer Spritzpistole und Verkleidung oder Auskleidung mittels "slip casting". Der auf- 

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 gebrachte Belag wird anschliessend auf dem zu verkleidenden oder auszukleidenden Körper gesintert. 



  Mittels entsprechender Techniken lassen sich auf diese Weise auch andere Werkstoffe beschichten. 



   Anderseits besitzt das   LaBeO-Keramikmaterial   über   13000C   eine erhebliche Formbarkeit. Bei einem infolge von Wärmestössen gesprungenen oder Risse aufweisenden Tiegel lässt sich diese Formbarkeit zur Wiederherstellung der Keramikstruktur mit Hilfe einer Wärmebehandlung bei 13000C ausnutzen. 



  Diese Formbarkeit erweist sich auch für die Pressformgebung von gesinterten Teilen mit komplexer Geometrie, wie-beispielsweise Giess-Formen, als nützlich. 



   Das   LaBeC-Keramikmaterial   besitzt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Luft und Wasser (vgl.   das "slip casting").   Das Brennen des Keramikmaterials an der Luft führt zu keiner Zersetzung. 



   Das Keramikmaterial nach der Erfindung ist in kaltem Zustand ein ausgezeichneter elektrischer Isolator. Sein spezifischer Leitungswiderstand nimmt mit ansteigender Temperatur stark ab. Bei 10000C beträgt der spezifische Leitungswiderstand nur noch 7.   104   Ohm. cm. 



   Nachstehend ist als Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindung beschrieben. 



   Berylliumoxyd von der   Güte "für   keramische Zwecke" und Lanthanoxyd von der   Güte "für   optische Zwecke" wurden bei   10000C   gesondert gebrannt und in äquimolekularem Verhältnis abgewogen. Das Mischen und das Zermahlen werden mit 100 g in einem Gefäss aus gehärtetem Porzellan unter Hinzufügung von 50 ml Äthylacetat vorgenommen. Der Vorgang dauert 4 h, und die Verdampfung des Äthylacetats weniger als 2 h. Es ist wesentlich, dass sich das Gemisch nicht lange mit Luft in Berührung befindet, da es leicht Feuchtigkeit aufnimmt. Darauf wird das trockene Pulver erneut mit 80 ml einer Lösung mit   3go   Stearinsäure in Tetrachlorkohlenstoff angefeuchtet. Der Tetrachlorkohlenstoff wird im Vakuum verdampft. Darauf wird das Pulver mit 12 t/cmz gepresst.

   Das so erhaltene Rohprodukt ist gegen- über Feuchtigkeit noch empfindlicher und wird, so wie es ist, ohne vorheriges Aufheizen in den kalten Sinterofen eingebracht. Ein Temperaturprogramm steigert die Temperatur. mit einer Geschwindigkeit von   50OC/h   linear bis auf etwa 2000C. Dabei verdampft das Bindemittel. Danach erfolgt das eigentliche Sintern in Luft. Der Ofen wird rasch in etwa 1 h bis auf 12500C aufgeheizt, worauf die Temperaturregelvorrichtung für die Zeit des Sinterns,   d. h.   für etwa 8 h, eingeschaltet wird. 



   Was die Herstellung der Tiegel betrifft, so verlangen die Härte und die fehlende Fliessfähigkeit des Pulvers besonders Aufmerksamkeit. Mit halbstarren oder starren, jedoch schwenkbaren Pressmatrizen oder auch durch hydrostatisches Pressen, u. zw. in allen Fällen vorzugsweise im Vakuum, werden gute   Ergebnisse erzielt. erzielt.   



   Die mechanischen Eigenschaften des so erhaltenen   LaBeO-Keramikmaterials   sind derart, dass das Schmelzen von Uran, beispielsweise in einem Tiegel, bei 11500C einwandfrei durchführbar ist. 



   Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten ist, einschliesslich dessen, was abweichend von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung von La, BeO aus BeO und La0 in reinem Zustand oder als Hauptbestandteil eines einen Überschuss des einen oder des andern Bestandteiles enthaltenden Gemisches, das sich als Tiegel-Keramik zum Schmelzen spaltbarer Metalle und Legierungen eignet, dadurch gekennzeichnet, dass man auf feuchtem Wege, vorzugsweise durch Zermahlen, ein Gemisch aus den feinen Oxyden herstellt, worauf das Gemisch mit einem Bindemittel, vorzugsweise einer Lösung aus Stearinsäure in Tetrachlorkohlenstoff, behandelt wird, worauf das Pressen ohne vorherige Wärmebehandlung durchgeführt wird und schliesslich durch Erwärmung über eine Dauer von mehreren Stunden, beispielsweise von 8 h, auf Temperaturen zwischen 1200 und 1300 C, vorzugsweise von 1250 C,

   die chemische Reaktion und das Sintern zugleich erfolgen.