BR112012010277B1

BR112012010277B1 - Método para produzir pó de diboreto de titânio

Info

Publication number: BR112012010277B1
Application number: BR112012010277-0A
Authority: BR
Inventors: James C. Mcmillen
Original assignee: Alcoa Usa Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2020-09-29
Also published as: EP2493813A1; EP2493813B1; CN113213502A; AU2010313251B2; WO2011053872A1; US20110104033A1; CN109574029A; CN102656118B; CA2989288A1; BR112012010277A2; CN113213502B; CA2779106A1; RU2572425C2; ES2773030T3; US9802829B2; US20120244057A1; US20130251595A1; RU2012122247A; CN109574029B; US8216536B2

Abstract

reator para produzir diboreto de titânio carbotermicamente. a presente invenção refere-se a um reator (10) para produzir diboreto de titânio carbotermicamente que compreende um recipiente tendo um separador perfurado (12) no mesmo, em que o separador perfurado (12) é configurado para permitir comunicação fluida entre a câmara superior (28) e a câmara inferior (26), uma câmara inferior (26) definida pelo recipiente e pelo separador perfurado (12), a câmara inferior (26) ainda compreendendo uma entrada (16) de gás inerte (20), em que a câmara inferior (26) compreende uma mídia não reativa (14) retida na mesma e configurada para aquecer um gás inerte (20) na medida em que ele entra na entrada (16) e passa através da câmara inferior (26) para o separador perfurado (12), e uma câmara superior (28) definida pelo recipiente e pelo separador perfurado (12), em que a câmara superior (28) é configurada para alojar uma mistura precursora (26), em que a câmara superior (28) compreende uma passagem (18) de gás inerte (16) configurada para direcionar o gás inerte (20) para fora da câmara superior (28), onde através do separador perfurado (12), um gás inerte aquecido passa a partir da câmara inferior (26) para a câmara superior (28) para reagir a mistura precursora (26) para formar um produto de diboreto de titânio.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido U.S. N°. de Série 61/256.520, intitulado "Synthesis of Titanium Diboride Powders", depositado em 30 de outubro de 2009, o qual é incorporado por referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] Na produção de alumínio e outros metais, materiais que suportam condições extremas (isto é, altas temperaturas e/ou ambientes corrosivos) são usados para vários componentes de célula de ele- trólise. Um exemplo de tal material é diboreto de titânio.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] Diboreto de titânio (TÍB2) tem propriedades mecânicas, físicas e químicas únicas as quais 0 tornam um material desejável para várias aplicações incluindo, por exemplo, componentes de célula de eletrólise. O tamanho de partícula do diboreto de titânio afeta parâmetros de processamento, incluindo: capacidade de sinterização e formação em produtos baseados em TÍB2 e, assim, 0 tamanho de partícula do diboreto de titânio afeta 0 desempenho de produtos de TÍB2.

[004] De modo amplo, a presente invenção é dirigida à síntese de diboreto de titânio com um tamanho de partícula específico (por exemplo, tamanho médio de partícula). O presente inventor descobriu que, controlando uma ou mais variáveis de processamento, 0 tamanho de partícula resultante do produto de diboreto de titânio é também controlado. Assim, 0 tamanho de partícula do produto de diboreto de titânio pode ser direcionado variando a quantidade de enxofre na reação química de diboreto de titânio (por exemplo, reação carbotérmica), variando 0 tempo de imersão da mistura precursora, variando a temperatura de reação e/ou variando a taxa de fluxo de gás inerte através do reator. Um ou mais desses fatores podem ser variados individualmente ou em combinação de forma a produzir eficazmente um produto de diboreto de titânio tendo um tamanho médio de partícula especificado (ou diâmetro médio de partícula quando uma partícula esféri- ca/circular). Outros parâmetros, incluindo pureza e/ou área de superfície, podem também ser controlados com uma ou mais dessas variáveis. Assim, o diboreto de titânio feito de acordo com a presente divulgação pode ser usado em várias aplicações as quais podem requerer diferentes tamanhos médios de partícula e/ou pureza do diboreto de titânio. Em algumas modalidades, os produtos de diboreto de titânio da presente divulgação podem ser usados em componentes de célula de eletrólise e/ou eletrodos incluindo, por exemplo, cátodos.

[005] Em um aspecto da presente divulgação, um método é proporcionado. O método inclui as etapas de: (a) seleção de um tamanho médio de partícula alvo para um produto de diboreto de titânio alvo; (b) seleção de pelo menos uma variável de processamento do grupo consistindo de: uma quantidade de enxofre, uma taxa de fluxo de gás inerte (por exemplo, ambiente de reação), um tempo de imersão e uma temperatura de reação; (c) seleção de uma condição da variável de processamento com base no tamanho de partícula médio alvo; e (d) produção de um produto de diboreto de titânio efetivo tendo um tamanho médio de partícula efetivo usando a pelo menos uma variável de processamento em que, em virtude da pelo menos uma variável de processamento, o tamanho médio de partícula efetivo corresponde ao tamanho médio de partícula alvo.

[006] Em uma modalidade, a pelo menos uma variável de processamento é a quantidade de enxofre; e a condição da quantidade de enxofre não é maior do que cerca de 1,0% em peso. Nessa modalidade, o tamanho médio de partícula efetivo do diboreto de titânio não é maior do que cerca de 7 microns.

[007] Em uma modalidade, a pelo menos uma variável de processamento é a temperatura de reação; em que, quando a condição da temperatura de reação está na faixa de pelo menos cerca de 1450°C a 1500°C, o tamanho médio de partícula efetivo do diboreto de titânio está na faixa de cerca de 4 microns a cerca de 7 microns.

[008] Em uma modalidade, a pelo menos uma variável é o tempo de imersão; em que, quando a condição do tempo de imersão está na faixa de cerca de 0,5 horas a cerca de 1 hora, o tamanho médio de partícula efetivo do diboreto de titânio está na faixa de cerca de 4,5 microns a cerca de 8 microns.

[009] Em uma modalidade, a pelo menos uma variável de processamento inclui a taxa de fluxo de gás inerte e a quantidade de conjunto. Nessa modalidade, quando a condição da quantidade de enxofre está na quantidade de não mais do que cerca de 1% em peso e quando a condição da taxa de fluxo de gás inerte está na faixa de pelo menos cerca de 0,5 litros por minuto, o tamanho de partícula médio efetivo do diboreto de titânio não é maior do que cerca de 6,5 microns.

[0010] Em outro aspecto da presente invenção, um método é proporcionado. O método inclui: (a) seleção de um tamanho médio de partícula alvo para um produto de diboreto de titânio alvo; (b) seleção de uma quantidade de enxofre com base no tamanho médio de partícula alvo; e (c) produção de um produto de diboreto de titânio efetivo tendo um tamanho médio de partícula efetivo em que, em virtude da quantidade de enxofre, o tamanho médio de partícula efetivo corresponde ao tamanho médio de partícula alvo.

[0011] Em uma modalidade, quando a quantidade de enxofre não é maior do que cerca de 1,0% em peso, o tamanho médio de partícula efetivo do diboreto de titânio não é maior do que cerca de 7 microns.

[0012] Em algumas modalidades, o método inclui seleção de pelo menos uma variável de processamento. Por exemplo, a variável de processamento pode ser uma ou mais de: uma taxa de fluxo de gás inerte, um tempo de imersão e uma temperatura de reação; e outras. Por exemplo, quando pelo menos uma variável de processamento é selecionada, a condição da variável de processamento é baseada em um ou ambos de: (a) o tamanho de partícula médio alvo (por exemplo, faixa predeterminada de tamanho de partícula do diboreto de titânio); e/ou a quantidade de enxofre (por exemplo, quantidade predeterminada de enxofre, por exemplo, selecionada antecipadamente).

[0013] Em uma modalidade, um ou mais dos métodos podem incluir a etapa de desaglomeração do produto de diboreto de titânio efetivo para remover uma pluralidade de aglomeração do produto de diboreto de titânio. Um exemplo não limitativo de desaglomeração inclui moagem. Em algumas modalidades, a moagem do produto de diboreto de titânio é durante um período de tempo baseado na quantidade de enxofre na mistura precursora. In outras modalidades, o tempo de moagem pode ser baseado no fato se outras variáveis de processamento são selecionadas (por exemplo, taxa de fluxo de gás inerte, tempo de imersão e/ou temperatura de reação).

[0014] Em algumas modalidades, o método inclui preparo de uma mistura aglomerada (por exemplo, mistura precursora) incluindo: mistura, em um líquido, de uma fonte de boro; da fonte de carbono (por exemplo, componente de carbono); da fonte de titânio e aditivos opcionais para formar uma suspensão; e secagem da suspensão para produzir a mistura aglomerada. Por exemplo, secagem pode incluir secagem por pulverização.

[0015] Em outro aspecto da presente invenção, um método é proporcionado. O método inclui as etapas de: (a) seleção de um tamanho médio de partícula alvo para um produto de diboreto de titânio alvo; (b) seleção de uma quantidade de enxofre com base no tamanho médio de partícula alvo; (c) produção de um produto de diboreto de titânio efetivo tendo um tamanho médio de partícula efetivo em que, em virtude da quantidade de enxofre, o tamanho médio de partícula efetivo corresponde ao tamanho médio de partícula alvo; em que a produção compreende: reação de uma mistura precursora em um reator, a mistura precursora incluindo: uma fonte de titânio; uma fonte de boro; uma fonte de carbono; e a quantidade de enxofre.

[0016] Em algumas modalidades, após a etapa de produção, o método inclui: processamento do produto de diboreto de titânio efetivo em um de: um cátodo; uma estrutura de uma célula de eletrólise de alumínio; e combinações dos mesmos.

[0017] Em outro aspecto da presente divulgação, um eletrodo (por exemplo, um cátodo) é proporcionado. O cátodo inclui um produto em pó de diboreto de titânio, em que o produto é formado de um tamanho médio de partícula do diboreto de titânio de não mais do que cerca de 6 microns. Por exemplo, o produto de diboreto de titânio pode ser produzido através de um ou mais dos métodos divulgados aqui. Em al-gumas modalidades, o cátodo formado de diboreto de titânio tem propriedades incluindo: condutividade elétrica; dureza, resistência, módulo elástico, resistência à erosão mecânica; resistência à abrasão, facilidade no processamento (por exemplo, menor temperatura e pressão em virtude de menor tamanho de partícula).

[0018] Conforme usado aqui, "diboreto de titânio" refere-se a um composto da fórmula química TÍB2. Em uma modalidade, 0 diboreto de titânio é um material de cerâmica na forma de uma partícula. Conforme usado aqui, "produto de diboreto de titânio" refere-se a partículas de diboreto de titânio. Em uma modalidade, 0 produto de diboreto de titânio refere-se ao produto final da etapa de reação.

[0019] Conforme usado aqui, "seleção" refere-se à escolha de um ou mais critérios. Em algumas modalidades, seleção pode levar em conta propriedades químicas, físicas ou de material desejáveis do pro- duto de diboreto de titânio. Por exemplo, algumas propriedades selecionadas podem incluir tamanho de partícula, área de superfície, pureza e morfologia (por exemplo, formato). Em algumas modalidades, seleção pode ser feita antecipadamente.

[0020] Conforme usado aqui, "variável de processamento" refere- se a um parâmetro que pode ser variado ou alterado. Por exemplo, existem múltiplas variáveis de processamento que podem ser modificadas ou controladas de acordo com um ou mais métodos da presente divulgação. Alguns exemplos não limitativos de variáveis de processamento incluem: a quantidade de enxofre, a taxa de fluxo de gás inerte (através do reator), a temperatura de reação e o tempo de imersão, para mencionar uns poucos.

[0021] Em algumas modalidades, uma ou mais variáveis de processamento podem ser variadas ou alteradas de forma a produzir partículas de diboreto de titânio tendo o tamanho médio de partícula alvo.

[0022] Em quatro modalidades distintas, as variáveis de processamento incluem, individualmente, uma quantidade de enxofre, a taxa de fluxo de gás inerte (através do reator), a temperatura de reação e o tempo de imersão ("tempo de residência"). Em uma modalidade, as variáveis de processamento incluem uma quantidade de enxofre, a taxa de fluxo de gás inerte (através do reator), a temperatura de reação e o tempo de imersão ("tempo de residência"). Em outra modalidade, as variáveis de processamento incluem uma quantidade de enxofre, a taxa de fluxo de gás inerte e a temperatura de reação. Em outra modalidade, as variáveis de processamento incluem uma quantidade de enxofre e a taxa de fluxo de gás inerte. Em outra modalidade, as variáveis de processamento incluem a taxa de fluxo de gás inerte, a temperatura de reação e o tempo de imersão. Em outra modalidade, as variáveis de processamento incluem a taxa de fluxo de gás inerte e o tempo de imersão. Em outra modalidade, as variáveis de processa- mento incluem a temperatura de reação e o tempo de imersão.

[0023] Conforme usado aqui, "condição"refere-se a uma limitação ou restrição em particular. Em algumas modalidades, a condição refe- re-se a uma quantidade. Exemplos não limitativos incluem: tempo (em horas), quantidades (em % em peso ou massas), calor (medido em temperatura) e/ou taxas (taxas de fluxo, taxa(s) de reação). Em algumas modalidades, uma condição pode referir-se à existência de uma condição (por exemplo, enxofre vs. sem enxofre, purgação com argô- nio vs. recipiente de reação fechado).

[0024] Conforme usado aqui, "alvo"refere-se a um objetivo. Como um exemplo não limitativo, o alvo pode referir-se ao tamanho médio de partícula do produto de diboreto de titânio que é o objetivo do método. Pode haver mais de um valor alvo, uma vez que vários tamanhos de partícula de diboreto de titânio alvo têm aplicações em várias aplicações e tecnologias.

[0025] Conforme usado aqui, "partícula"refere-se a uma unidade de alguma coisa (por exemplo, um único pedaço). Um exemplo de uma partícula é uma partícula de diboreto de titânio do produto de TiB2.

[0026] Conforme usado aqui, "tamanho de partícula"refere-se ao comprimento efetivo de uma partícula (por exemplo, o comprimento de uma partícula de diboreto de titânio). Algumas vezes, "grão", "cristal" e/ou "cristalito" podem ser usados permutavelmente aqui para referir- se a uma "partícula". Da mesma forma, em alguns casos, o "tamanho de partícula" pode também ser referido como o "tamanho de grão" ou o "tamanho de cristal". O tamanho de partícula da quantidade de partí-culas (por exemplo, produto de diboreto de titânio) pode ser aproximado calculando-se a média de um valor para a quantidade. Exemplos não limitativos de medições de tamanho médio de partícula incluem: (1) "distribuição de tamanho de partícula" (referida como "PSD") e (2) área de superfície (m2/g).

[0027] Conforme usado aqui, "distribuição de tamanho de partícula" refere-se às quantidades relativas de partículas presentes, escolhidas de acordo com o número de tamanhos presentes. Por exemplo, uma PSD D10 de 7 microns significa que 10% das partículas são menores do que cerca de 7 microns, enquanto que 90% das partículas são iguais a ou maiores do que cerca de 7 microns. Como outro exemplo, uma PSD D50 de 12 microns significa que metade das partículas são menores do que cerca de 12 microns, enquanto que a outra metade são iguais a ou maiores do que cerca de 12 microns e PSD D90 de 20 microns significa que 90% das partículas são menores do que cerca de 20 microns, enquanto que 10% das partículas são iguais a ou maiores do que cerca de 20 microns. Em geral, em referência ao mesmo material, as distribuições de tamanho de partícula de D10 a D90 serão ascendentes (isto é, valores de D90 são maiores do que para os valores de D50 e D10, enquanto que valores de D50 são maiores do que valores de D10). Embora D10, D50 e D90 sejam mencionados aqui, é prontamente reconhecido que, na medição do tamanho de partícula de diboreto de titânio, a PSD pode ser qualquer PSD que é útil e não está limitada aos valores de D10, D50 e D90,

[0028] Conforme usado aqui, "área de superfície" refere-se à quantidade de área exposta que um objeto sólido tem, expressa em unidades quadradas. A área de superfície é medida em unidades de m2/g. Em geral, quanto maior a área de superfície, menor as partículas individuais da amostra que está sendo medida.

[0029] Em algumas modalidades, o tamanho de partícula de diboreto de titânio selecionado e/ou efetivo pode ter uma faixa limitada ou uma faixa ampla. Em algumas modalidades, a distribuição de tamanho de partícula (por exemplo, distribuição de tamanho médio de partícula) pode ter mais de um modo (bimodal, trimodal, etc). Em algumas modalidades, o tamanho de partícula de diboreto de titânio está na faixa de cerca de 0,1 micron a cerca de 0,5 microns, cerca de 0,5 microns a cerca de 1,5 microns ou de cerca de 1,5 microns a cerca de 4,5 microns ou de cerca de 4,5 microns a cerca de 6,5 microns ou de cerca de 6,5 microns a cerca de 9 microns ou de cerca de 9 microns a cerca de 12 microns ou de cerca de 12 microns a cerca de 15.0 microns ou de cerca de 15 microns a cerca de 18 microns ou de cerca de 18 microns a cerca de 20 microns. Em uma modalidade, a distribuição de tamanho de partícula está na faixa de cerca de 0,5 microns a cerca de 4 microns ou de cerca de 4 microns a cerca de 8 microns ou de cerca de 8 microns a cerca de 12 microns ou de cerca de 12 microns a cerca de 20 microns. Em algumas modalidades, a distribuição de tamanho de partícula está na faixa de cerca de 20 microns a cerca de 30 microns ou de cerca de 30 microns a cerca de 40 microns ou de cerca de 40 microns a cerca de 50 microns, de cerca de 50 microns a cerca de 60 microns ou de cerca de 60 microns a cerca de 70 microns ou de cerca de 70 microns a cerca de 80 microns ou maior, conforme possa ser desejado. Em uma modalidade, o tamanho de partícula de diboreto de titânio está na faixa de cerca de 0,1 micron a cerca de 20 microns. Em algumas modalidades, o tamanho de partícula de diboreto de titânio é menos do que cerca de um micron. Em outras modalidades, o tamanho de partícula de diboreto de titânio não é maior do que cerca de 20 microns ou não maior do que cerca de 30 microns ou não maior do que cerca de 40 microns ou não maior do que cerca de 50 microns ou não maior do que cerca de 60 microns ou não maior do que cerca de 70 microns ou não maior do que cerca de 80 microns.

[0030] Conforme usado aqui, "enxofre" significa um material contendo enxofre (por exemplo, elemento(s) e/ou composto(s) contendo ou incluindo enxofre). Exemplos não limitativos de material contendo enxofre incluem enxofre elemental, sulfeto de ferro, sulfeto de zinco, sulfeto de cobre, sulfeto de níquel, sulfato de ferro e sulfato de co- bre/ferro, dentre outros aditivos de composto contendo enxofre, sulfetos de metal e sulfatos de metal. Em algumas modalidades, o material contendo enxofre pode ser incluída na reação carbotérmica como um precursor ou aditivo adicional.

[0031] Conforme usado aqui, "quantidade de enxofre"refere-se à quantidade de enxofre, por exemplo, um percentual em peso de enxofre. Exemplos não limitativos incluem: o percentual em peso ou, alternativamente, o volume percentual de enxofre presente na mistura precursora. Em algumas modalidades, o enxofre existe como uma impureza em um ou mais reagentes da mistura precursora. Como exemplos não limitativos, determinadas fontes de carbono, catalisadores e/ou outros materiais contêm enxofre e, assim, contribuem para a quantidade de enxofre na mistura precursora. Em outras modalidades, o enxofre pode ser um aditivo que é adicionado à mistura precursora.

[0032] Em outro aspecto da presente divulgação, um eletrodo (por exemplo, um cátodo) é proporcionado. O cátodo inclui um produto em pó de diboreto de titânio, em que o produto é formado de um tamanho médio de partícula do diboreto de titânio de não mais do que cerca de 6 microns. Em algumas modalidades, o cátodo formado de diboreto de titânio tem propriedades incluindo: condutividade elétrica; dureza, re-sistência, módulo elástico, resistência à erosão mecânica; resistência à abrasão, facilidade no processamento (por exemplo, menor temperatura e pressão em virtude de menor tamanho de partícula).

[0033] Em algumas modalidades, o enxofre pode estar presente na fonte de carbono como uma impureza. Por exemplo, negro de carvão pode conter cerca de 1,3% de enxofre, coque de petróleo calcinado pode conter cerca de 1,20% de enxofre e grafita sintética pode conter enxofre na faixa de cerca de 0,0% a cerca de 0,1%. Em algumas modalidades, uso de uma fonte de carbono, tal como grafita sintética com cerca de 0,008% em peso enxofre, refere-se a urn material isento de enxofre ou sem enxofre. Assim, o enxofre pode estar presente em quantidades variadas em um ou mais dos componentes da presente divulgação.

[0034] Em algumas modalidades, pode não haver enxofre presente na mistura precursora, em outras modalidades, a quantidade de enxofre dentro da mistura precursora (e/ou na fonte de carbono) é pelo menos cerca de 0,1% ou pelo menos cerca de 0,2% ou pelo menos cerca de 0,3% ou pelo menos cerca de 0,4% ou pelo menos cerca de 0,5% ou pelo menos cerca de 0,6% ou pelo menos cerca de 0,7% ou pelo menos cerca de 0,8% ou pelo menos cerca de 0,9% ou pelo menos cerca de 1,0% ou pelo menos cerca de 2,0% ou pelo menos cerca de 4,0% ou pelo menos cerca de 6% ou pelo menos cerca de 8% ou pelo menos cerca de 10% ou pelo menos cerca de 15%. Em outras modalidades, a quantidade de enxofre dentro da mistura precursora pode ser não maior do que cerca de 0,1% ou não maior do que cerca de 0,2% ou não maior do que cerca de 0,3% ou não maior do que cerca de 0,4% ou não maior do que cerca de 0,5% ou não maior do que cerca de 0,6% ou não maior do que cerca de 0,7% ou não maior do que cerca de 0,8% ou não maior do que cerca de 0,9% ou não maior do que cerca de 1,0% ou não maior do que cerca de 2.0% ou não maior do que cerca de 4,0% ou não maior do que 6% ou não maior do que cerca de 8% ou não maior do que cerca de 10% ou não maior do que cerca de 15%. Em alguns casos, o teor de enxofre dentro da mistura precursora está na faixa de cerca de 0,0% a cerca de 0,1% ou de cerca de 0,1% a cerca de 0,2% ou de cerca de 0,2% a cerca de 0,5% ou de cerca de 0,5% a cerca de 0,8% ou de cerca de 0,8% a cerca de 1,0% ou de cerca de 1,0% a cerca de 2,0% ou de cerca de 2,0% a cerca de 4,0% ou de cerca de 4% a cerca de 6% ou de cerca de 6% a cerca de 8% ou de cerca de 8% a cerca de 12% ou de cerca de 12% a cerca de 15% e semelhantes. Em algumas modalidades, a fonte de enxofre, bem como a quantidade de enxofre, podem ter um impacto sobre o produto de diboreto de titânio final. Como um exemplo não limitativo, quando sulfeto de ferro é usado como a fonte de enxofre, grandes agrupamentos de grãos de diboreto de titânio e ferro são produzidos (por exemplo, pelo menos cerca de 10 microns), com crescimento adicional de grão presente em áreas localizadas contendo, por exemplo, o metal ferro do sulfeto de ferro.

[0035] Conforme usado aqui, "produção"refere-se à fabricação de um material ou produto. Como um exemplo não limitativo, produção inclui fabricação de um produto de diboreto de titânio (isto é, produção química). Em algumas modalidades, produção de diboreto de titânio é feita em uma etapa de reação.

[0036] Conforme usado aqui, "reação"refere-se à combinação química de um ou mais materiais uns com os outros (por exemplo, para formar um produto). Como um exemplo não limitativo, reação inclui reação química da mistura precursora em temperatura, pressão elevada ou ambos. Em uma modalidade, reação pode referir-se à reação carbotérmica de componentes para formar um produto.

[0037] Conforme usado aqui, "reação carbotérmica"refere-se a uma reação que usa uma combinação de calor e carbono. Como um exemplo não limitativo, dióxido de titânio e óxido bórico podem ser reduzidos com carbono para produzir diboreto de titânio e monóxido de carbono. Em outro exemplo não limitativo, dióxido de titânio e ácido bórico podem ser reagidos com carbono para produzir diboreto de titânio, monóxido de carbono e água. Discussão adicional da reação carbotérmica e reações relacionadas adicionais são fornecidas na seção Exemplos que segue.

[0038] Em algumas modalidades, o método ainda inclui seleção de uma temperatura de reação. Como um exemplo não limitativo, a tem- peratura de reação é a temperatura na qual a etapa de produção é completada (por exemplo, reação para formar TÍB2). Em algumas modalidades, a etapa de reação ainda inclui aquecimento da mistura precursora. Em algumas modalidades, a temperatura de reação é: pelo menos cerca de 1300°C, pelo menos cerca de 1325°C, pelo menos cerca de 1350°C, pelo menos cerca de I375°C, pelo menos cerca de 1400°C, pelo menos cerca de 1425°C, pelo menos cerca de 1450°C, pelo menos cerca de 1475°C, pelo menos cerca de 1500°C, pelo menos cerca de 1525°C, pelo menos cerca de 1575°C, pelo menos cerca de 1600°C, pelo menos cerca de 1625°C, pelo menos cerca de 1650°C, pelo menos cerca de 1675°C, pelo menos cerca de 1700°C ou maior. Em outras modalidades, a temperatura de reação é: não maior do que cerca de 1300°C, não maior do que cerca de 1325°C, não maior do que cerca de 1350°C, não maior do que cerca de 1375°C, não maior do que cerca de 1400°C, não maior do que cerca de 1425°C, não maior do que cerca de 1450°C, não maior do que cerca de 1475°C, não maior do que cerca de 1500°C, não maior do que cerca de 1525°C, não maior do que cerca de 1575°C, não maior do que cerca de 1600°C, não maior do que cerca de 1625°C, não maior do que cerca de 1650°C, não maior do que cerca de 1675°C, não maior do que cerca de I7OO°C ou menor. Em alguns casos, as misturas podem ser aquecidas em uma temperatura na faixa de cerca de 1350°C a cerca de 1375°C ou de cerca de 1400°C a cerca de 1450°C ou de cerca de 1450°C a cerca de 1500°C ou de cerca de 1500°C a cerca de 1550°C ou de cerca de 1550°C a cerca de 1600°C ou de cerca de 1600°C a cerca de 1650°C ou de cerca de 1650°C a cerca de 1700°C. Em algumas modalidades, 0 método ainda inclui seleção de um tempo de imersão. Conforme usado aqui, "tempo de imersão" (por exemplo, "tempo de residência"), refere-se ao tempo no qual é permitido que materiais estejam em contato uns com os outros em uma temperatura específica, durante um periodo de tempo. Por exemplo, o tempo de imersão é a quantidade de tempo em que os precursores (na mistura precursora) são mantidos em uma temperatura específica (ou dentro da faixa de temperatura) e interagem. Em algumas modalidades, o tempo de imersão é selecionado com base em pelo menos um de: o tamanho de partícula de diboreto de titânio alvo e/ou uma ou mais variáveis de processamento.

[0039] Exemplos não limitativos de tempos de imersão são: pelo menos cerca de 10 segundos, pelo menos cerca de a minutos, pelo menos cerca de 2 minutos, pelo menos cerca de 4 minutos, pelo menos cerca de 7 minutos, pelo menos cerca de 10 minutos, pelo menos cerca de 0,25 hora, pelo menos cerca de 0,5 hora ou pelo menos cerca de 1 hora ou pelo menos cerca de 2 horas ou pelo menos cerca de 3 horas ou pelo menos cerca de 4 horas ou pelo menos cerca de 6 horas ou pelo menos cerca de 8 horas ou pelo menos cerca de 10 horas. Em outras modalidades, a mistura pode ser aquecida durante um período de não mais do que cerca de 10 segundos, não maior do que cerca de 1 minuto, não maior do que cerca de 2 minutos, não maior do que cerca de 4 minutos, não maior do que cerca de 7 minutos, não maior do que cerca de 10 minutos, não maior do que cerca de 0,25 hora, não maior do que cerca de 0,5 hora ou não maior do que cerca de 1 hora ou não maior do que cerca de 2 horas ou não maior do que cerca de 4 horas ou não maior do que cerca de 6 horas ou não maior do que cerca de 8 horas ou não maior do que cerca de 10 horas. Em alguns casos, a mistura pode ser aquecida durante um período na fai-xa de: de cerca de 0,10 horas a cerca de 0,5 horas ou de cerca de 0,5 horas a cerca de 1 hora ou de cerca de 1 hora a cerca de 1,5 horas ou de cerca de 1,5 horas a cerca de 2 horas ou de cerca de 2 horas a cerca de 3 horas ou de cerca de 3 horas a cerca de 4 horas ou de cerca de 4 horas a cerca de 5 horas ou de cerca de 5 horas a cerca de 6 horas ou de cerca de 6 horas a cerca de 7 horas ou de cerca de 8 horas a cerca de 9 horas ou de cerca de 9 horas a cerca de 10 horas ou mais.

[0040] Conforme usado aqui, "mistura precursora"refere-se aos componentes ou materiais que são usados para a fabricação de outro material ou produto.

[0041] Conforme usado aqui, "corresponde" significa estar em concordância e/ou confirmação de algo. Como um exemplo não limitativo, o produto de diboreto de titânio efetivo pode ter um tamanho de partícula que corresponde ao tamanho de partícula alvo do produto de diboreto de titânio. Em algumas modalidades, corresponde inclui um tamanho médio de partícula efetivo que pode ser usado da mesma forma com o mesmo sucesso e resulta conforme aquele previsto para o tamanho médio de partícula alvo. Como exemplos não limitativos, um tamanho de partícula efetivo de diboreto de titânio pode ser idêntico ao tamanho médio de partícula do alvo, dentro de cerca de 0,01 microns ou dentro de cerca de 0,05 microns ou dentro de cerca de 0,1 microns ou dentro de cerca de 0,25 microns ou dentro de cerca de 0,4 microns ou dentro de cerca de 0,5 microns ou dentro de cerca de 0,7 microns ou dentro de cerca de 0,8 microns ou dentro de cerca de 0,9 microns ou dentro de cerca de 1 microns ou dentro de cerca de 1.5 microns ou dentro de cerca de 2 microns ou dentro de cerca de 3 microns ou dentro de cerca de 4 microns e semelhantes. Como exemplos não limitativos, o produto de diboreto de titânio efetivo pode ter um tamanho de partícula que é dentro de pelo menos cerca de 5% do produto de diboreto de titânio alvo tamanho de partícula, dentro de pelo menos cerca de 10% do produto de diboreto de titânio alvo tamanho de partícula, dentro de pelo menos cerca de 20% do produto de diboreto de titânio alvo tamanho de partícula, dentro de pelo menos cerca de 50% do produto de diboreto de titânio alvo tamanho de partícula, dentro de pelo menos cerca de 75% do produto de diboreto de titânio alvo tamanho de partícula, dentro de pelo menos cerca de 100% do produto de diboreto de titânio alvo tamanho de partícula. Como um exemplo não limitativo, a PSD e/ou a área de superfície do tamanho de partícula efetiva de TÍB2 pode se sobrepor completamente ou estar dentro de um percentual ou faixa finita do alvo.

[0042] Conforme usado aqui, "fonte de titânio" refere-se ao reagente químico que fornece 0 titânio ao produto de diboreto de titânio final. Um exemplo é, mas não está limitado a: dióxido de titânio. Conforme usado aqui, "fonte de boro"refere-se ao reagente químico que fornece 0 boro ao produto de diboreto de titânio final. Exemplos nâo limitativos de fontes de boro incluem, mas não estão limitados a: óxido bórico e/ou ácido bórico. Conforme usado aqui, "fonte de carbono" refe- re-se ao reagente químico que fornece 0 carbono à reação química para acionar a produção do produto de diboreto de titânio final. Em algumas modalidades, fontes de carbono podem ocorrem naturalmente, sintéticas ou combinações das mesmas. Exemplos não limitativos de fontes de carbono incluem, mas não estão limitados a: negro de carvão, carbono sintético e coque de petróleo calcinado, para mencionar uns poucos.

[0043] Em uma modalidade, negro de carvão é usado como a fonte de carbono. Negro de carvão pode ser produzido através de cra- queamento de óleo de petróleo em reatores e separado de gases de combustão. Em algumas modalidades, 0 negro de carvão pode conferir distribuições de tamanho de partícula finas.

[0044] Em uma modalidade, grafita sintética é usada como a fonte de carbono. A grafita sintética pode ser produzida através de processamento em alta temperatura de componentes de carbono amorfo (por exemplo, breu de alcatrão ou coque de petróleo) em uma faixa de temperatura de grafitização de cerca de 2000°C a cerca de 3000°C, pelo que a alta temperatura é capaz de produção de componente de carbono com baixa impureza.

[0045] Em uma modalidade, coque de petróleo calcinado pode ser usado como a fonte de carbono. O coque de petróleo calcinado pode ser produzido através de polimerização via tratamento térmico de estoque de alimentação baseado em petróleo (por exemplo, coque verde), com tratamento térmico adicional para remoção de componentes voláteis.

[0046] Em algumas modalidades, a etapa de produção inclui, antes da etapa de reação, preparo de uma mistura precursora (por exemplo, uma forma aglomerada da mistura precursora combinada). Em algumas modalidades, a etapa de preparo inclui, por exemplo, mistura, em um líquido, de uma fonte de boro; da fonte de carbono; da fonte de titânio e aditivos opcionais para formar uma suspensão; e se-cagem da suspensão para produzir a mistura aglomerada. Em uma modalidade, a secagem inclui secagem por pulverização.

[0047] Conforme usado aqui, "aglomeração" refere-se a umas partículas agrupadas ou ligadas juntas em agrupamentos. Por exemplo, no produto de diboreto de titânio, as partículas podem ser aglomeradas juntas em agrupamentos ou massas maiores, onde cada agrupamento tem algum tipo de ligação ou contato entre grãos individuais).

[0048] Em algumas modalidades, a mistura precursora inclui reagentes e aditivos opcionais. Conforme usado aqui, um "aditivo" refere- se a alguma coisa que é adicionada para alterar ou aprimorar as propriedades e/ou qualidades gerais em um material. Em algumas modalidades, um aditivo refere-se a materiais usados em conjunto com a mistura precursora para aprimorar a pureza, PSD ou área de superfí-cie do produto de diboreto de titânio. Exemplos não limitativos de aditivos incluem: catalisadores, tensoativos e líquidos que auxiliam na secagem da reação ao término e/ou limitação de reações colaterais in- desejáveis. Líquidos podem ser usados como um aditivo à mistura precursora para auxiliar na solubilização, suspensão e/ou mistura de um ou mais dos precursores. Em algumas modalidades, líquidos são reativos enquanto que, em outras modalidades, líquidos são não reativos. Líquidos podem incluir materiais orgânicos ou inorgânicos. Líquidos ácidos, básicos ou neutros podem ser usados. Como exemplos não limitativos, água é um de tais líquidos. Em algumas modalidades, catalisadores podem ser usados para acionar a reação a intermediários e/ou produtos preferidos. Como exemplos não limitativos, catalisadores adequados incluem, mas não estão limitados a: óxidos de metal de transição. Em algumas modalidades, catalisadores podem incluir, mas não estão limitados a: óxido de ferro, óxido de níquel, óxido de cromo, óxido de manganês, óxido de cobalto, óxido de vanádio e semelhantes.

[0049] Exemplos não limitativos de mistura incluem: intimamente misturado, totalmente misturado, homogeneamente misturado, dispersamente misturado e combinações dos mesmos. Exemplos não limitativos de processos para mistura incluem: moagem a úmido, secagem por pulverização, moagem a seco, aglomeração a seco, aglomeração a úmido, compactação por rolo e combinações dos mesmos.

[0050] Conforme usado aqui, "tensoativo"refere-se a um material que promove a mistura. Tensoativos podem ser usados com ou sem outros aditivos de mistura (por exemplo, mas não limitado a, líquidos) de forma a promover a dispersão de precursores e aumentar o contato entre um ou mais reagentes. Como um exemplo não limitativo, um tensoativo pode ser adicionado à mistura precursora para reduzir a tensão de superfície entre o líquido, permitindo que ele penetre os sólidos para dispersão e/ou mistura.

[0051] Em algumas modalidades, o método inclui desaglomeração do produto de diboreto de titânio efetivo para remover uma pluralidade de aglomeração do produto de diboreto de titânio. Por exemplo, desa- glomeração pode incluir moagem do produto de diboreto de titânio durante um período de tempo baseado na quantidade de enxofre na mistura precursora. Conforme usado aqui, "desaglomeração" refere-se à separação de partículas que estão agrupadas ou ligadas juntas em uma aglomeração. Em algumas modalidades, desaglomeração é terminada através de moagem. Exemplos não limitativos de desaglomeração incluem, por exemplo, métodos de trituração conhecidos na técnica, moagem, ultrassom, moagem a jato e combinações dos mesmos.

[0052] Conforme usado aqui, "moagem"refere-se a um processo que reduz o tamanho de um material. Por exemplo, moagem pode ser usada no produto de diboreto de titânio de forma a remover a aglomeração, ao mesmo tempo em que se mantém os tamanhos de partícula de diboreto de titânio (por exemplo, romper grumos de partículas enquanto que as partículas permanecem intactas).

[0053] Em algumas modalidades, o método inclui uma etapa de direcionamento de um gás inerte através do reator em uma taxa de fluxo. Por exemplo, a taxa de fluxo pode ser selecionada e baseada em pelo menos um de: o tamanho médio de partícula alvo, uma ou mais variáveis de processamento (isto é, quantidade de enxofre, tempo de imersão, temperatura de reação), volume/tamanho do reator, configuração do reator e combinações dos mesmos.

[0054] Conforme usado aqui, "direcionamento" refere-se um fluxo de um gás inerte através do reator (por exemplo, para dentro e para fora do reator) de forma a manter condições de reação ideais. Um exemplo não limitativo de direcionamento é fluxo de um gás inerte através do reator em uma taxa de fluxo de L/minutos. A taxa de fluxo pode ser ajustada, por exemplo, para acomodar vários tamanhos de reatores e/ou variar as quantidades de enxofre presentes na mistura precursora.

[0055] Conforme usado aqui, "gás inerte"refere-se a um gás não reativo. Como um exemplo não limitativo, o gás inerte pode ser um gás nobre ou outro gás que impede reações atmosféricas com reagentes químicos. Em uma modalidade, o gás inerte cobre a mistura precursora e impede, reduz e/ou elimina reações colaterais indesejáveis. Por exemplo, o gás inerte pode remover espécies intermediárias indesejáveis ou componentes de mineralização do reator para acionar a produção de um produto de diboreto de titânio de alta pureza. Alguns exemplos do gás inerte incluem, mas não estão limitados a, por exemplo: argônio, hélio e néon.

[0056] Em algumas modalidades, a taxa de fluxo da atmosfera inerte pode ser, mas não está limitada a: pelo menos cerca de 0,25 litros por minuto ou pelo menos cerca de 0,5 litros por minuto ou pelo menos cerca de 1,0 litros por minuto ou pelo menos cerca de 2,0 litros por minuto ou pelo menos cerca de 3.0 litros por minuto ou pelo menos cerca de 4,0 litros por minuto ou pelo menos cerca de 5 litros por minuto ou pelo menos cerca de 7 litros por minuto ou pelo menos cerca de 10 litros por minuto ou pelo menos cerca de 12 litros por minuto ou pelo menos cerca de 15 litros por minuto ou pelo menos cerca de 20 litros por minuto. Em outras modalidades, a taxa de fluxo pode ser não maior do que cerca de 20 litros por minuto, não maior do que cerca de 15 litros por minuto; não maior do que cerca de 12 litros por minuto; não maior do que cerca de 10 litros por minuto, não maior do que cerca de 7 litros por minuto, não maior do que cerca de 5,0 litros por minuto ou não maior do que cerca de 3,5 litros por minuto ou não maior do que cerca de 2,5 litros por minuto ou não maior do que cerca de 1,5 litros por minuto ou não maior do que cerca de 1,0 litros por minuto ou não maior do que cerca de 0,5 litros por minuto ou não maior do que cerca de 0,25 litros por minuto. Em alguns casos, a taxa de fluxo pode estar na faixa de cerca de 0,25 litros por minuto a cerca de 0,5 litros por minuto ou de cerca de 0,5 litros por minuto a cerca de 1,0 litros por minuto ou de cerca de 1,0 litros por minuto a cerca de 2,0 litros por minuto ou de cerca de 2,0 litros por minuto a cerca de 4,0 litros por minuto ou de cerca de 4,0 litros por minuto a cerca de 8,0 litros por minuto ou de cerca de 8,0 litros por minuto a cerca de 12,0 litros por minuto ou de cerca de 12,0 litros por minuto a cerca de 20,0 litros por minuto. Em alguns casos, a taxa de fluxo pode também ser referida como a taxa de purgação. A taxa de fluxo de gás inerte pode ser variada com base no tamanho do reator e na configuração do reator.

[0057] Em algumas modalidades, para um grande tamanho médio de cristalito (por exemplo, tamanho médio de partícula), as variáveis de processamento podem ser modificadas como segue: aumento da quantidade de enxofre, aumento do tempo de reação, aumento do tempo de imersão e/ou diminuição da taxa de fluxo de gás inerte. Em outras modalidades, para um tamanho médio de cristalito mais fino (por exemplo, menor) (por exemplo, tamanho médio de partícula), uma pequena quantidade de enxofre, um menor tempo de imersão, uma menor temperatura e/ou uma taxa de fluxo aumentada podem ser usados.

[0058] O método pode incluir fabricação de partículas de diboreto de titânio. Em algumas modalidades, partículas de diboreto de titânio que são de pequeno tamanho podem ser fáceis de processar e requerem menores temperatura e pressão para fabricação (por exemplo, conversão em produtos em pó de diboreto de titânio e outro material de diboreto de titânio) do que partículas de diboreto de titânio de ta-manho maior. Em algumas modalidades, alguns materiais de diboreto de titânio com diferentes tamanhos de partícula podem produzir produtos de diboreto de titânio que têm diferentes propriedades químicas, físicas e elétricas incluindo, por exemplo: dureza, resistência, módulo elástico, resistência à abrasão e condutividade, dentre outras.

[0059] Fazendo referência à figura 1, um fluxograma para uma modalidade de um método 100 é representada. O método inclui a etapa de seleção 110 de um tamanho médio de partícula alvo. Em algumas modalidades, o tamanho médio de partícula alvo pode ser um tamanho ou faixa de partícula requerida para uma aplicação em particular, incluindo diboreto de titânio o qual é passível de sinterização, compressão a quente ou de outro modo processável para aplicações em célula de eletrólise incluindo, por exemplo, eletrodos. Em seguida, o método compreende seleção de uma quantidade de enxofre 120. Em algumas modalidades, a quantidade de enxofre na mistura precursora corresponde à fonte de carbono, uma vez que o enxofre está presente como uma impureza em algumas fontes de carbono. Em outras modalidades, a quantidade de enxofre selecionada é adicionada diretamente à mistura precursora. Em algumas modalidades, descobriu-se que a quantidade de enxofre na mistura precursora tem um efeito direto sobre o tamanho de partícula de diboreto de titânio. O método ainda compreende a etapa de produção de um produto de diboreto de titânio efetivo. Em algumas modalidades, seleção de um tamanho médio de partícula alvo e seleção de uma quantidade de enxofre podem ser combinadas, por exemplo, determinando-se uma relação empírica direta entre a quantidade de enxofre, o tamanho de partícula de diboreto de resultante e/ou outras variáveis de reação relevantes (por exemplo, taxa de fluxo de gás inerte, estequiometria, catalisador(es), tempo de imersão, temperatura e/ou processamento de produto, para mencionar uns poucos).

[0060] Fazendo referência à figura 2, as etapas são representadas como várias etapas adicionais como um subconjunto da etapa de produção 130. Em outras modalidades, os métodos descritos incluem uma ou mais dessas etapas adicionais. Fazendo referência à figura 2, a etapa de produção 130 ainda inclui: mistura para formar uma sus- pensão/pasta 140; secagem da suspensão para formar uma mistura precursora 150; imersão da mistura precursora 160; aquecimento da mistura precursora em uma temperatura 170; e/ou desaglomeração do produto de diboreto de titânio em partículas de diboreto de titânio 180 individuais; e combinações dos mesmos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0061] A figura 1 é um fluxograma que representa uma modalidade de um método da presente divulgação.

[0062] A figura 2 é uma modalidade de um fluxograma de processo para a produção química de diboreto de titânio.

[0063] A figura 3 é um diagrama de uma modalidade de um reator o qual pode ser usado de acordo com as modalidades da presente divulgação.

[0064] A figura 4 é uma micrografia por SEM do produto de diboreto de titânio que resulta quando negro de carvão é usado como a fonte de carbono de acordo com o método representado na figura 1.

[0065] A figura 5 é uma micrografia por SEM do produto de diboreto de titânio que resulta quando grafita sintética é usada como a fonte de carbono de acordo com o método representado na figura, 1.

[0066] A figura 6 é uma micrografia por SEM do produto de diboreto de titânio que resulta quando coque de petróleo calcinado é usado como a fonte de carbono de acordo com o método representado na figura 1.

[0067] As figuras 7A-7E são imagens por SEM (micrografias), as quais representam um aumento no tamanho de partícula de diboreto de titânio à medida que a quantidade de enxofre presente na mistura precursora aumenta (de 0% de S para 4% de S, conforme medido na fonte de carbono da mistura precursora). A figura 7A representa 0% de S em C. A figura 7B representa de 0,5% de S em C. A figura 7C representa 1,0% de S em C. A figura 7D representa 2,0% de S em C. A fi- gura 7E representa 4,0% de S em C.

[0068] As figuras 8A-8E são imagens por SEM (micrografias), as quais representam as amostras da figura 7A a 7E, após sofrerem uma etapa de desaglomeração (isto é, moagem). O tempo de moagem para essas amostras está na faixa de cerca de 0,25 minutos a 10 minutos. A figura 8A representa 0% de S em C. A figura 8B representa de 0,5% de S em C. A figura 8C representa 1,0% de S em C. A figura 8D representa 2,0% de S em C. A figura 8E representa 4,0% de S em C.

[0069] A figura 9 é um gráfico que representa a distribuição de D50 tamanho de partícula D50 vs. o nível de enxofre adicionado à fonte de carbono para amostras de "tamanho efetivo" (por exemplo, após moagem/desaglomeração) e amostras "conforme calcinado" (por exemplo, conforme reagido, possivelmente incluindo aglomeração).

[0070] A figura 10 é um gráfico que representa curvas de trituração de partículas de diboreto de titânio a partir de um produto de diboreto de titânio sintetizado com uma fonte de carbono contendo cerca de 4% de enxofre em duas diferentes taxas de purgação de gás inerte: 1 L/min e 4 L/min.

[0071] A figuras 11A e 11B são imagens por SEM dos produtos de diboreto de titânio obtidos em uma taxa de purgação de argônio de 1 L/min (figura 11 A) e taxa de purgação de argônio de 4 L/min (figura 11B), que representam os diferentes tamanhos e morfologias das partículas de diboreto de titânio resultantes. A figura 11A representa 4% de S em C a 1 L/min. A figura 11B representa 4% de S em C a 4 L/min.

[0072] A figura 12 é um gráfico (tamanho de partícula e área de superfície versus teor de enxofre), o qual representa a alteração na área de superfície e PSD D50 à medida que a quantidade de enxofre presente na fonte de carbono muda.

[0073] A figura 13 é um gráfico (tamanho médio de partícula ver- sus teor de enxofre), o qual representa a alteração na área de superfície e PSD D50 à medida que a quantidade de enxofre presente na fonte de carbono muda, com uma linha tendencial.

[0074] A figura 14 é um gráfico (D50 versus tempo) que representa a PSD D50 à medida que a temperatura (temperatura de reação) aumenta (plotado para quatro diferentes tempos de imersão).

[0075] A figura 15 é um gráfico (tamanho médio de partícula versus temperatura de reação) que representa a PSD D50 à medida que a temperatura (temperatura de reação) aumenta (plotado para quatro diferentes tempos de imersão), com linhas tendenciais adicionadas a cada uma das linhas.

[0076] A figura 16 é um gráfico que representa a alteração na distribuição de tamanho médio de partícula à medida que o tempo de imersão aumenta (plotado para três temperaturas de reação).

[0077] A figura 17 é um gráfico que representa a alteração na distribuição de tamanho médio de partícula à medida que o tempo de imersão aumenta (plotado para três temperaturas de reação) com linhas tendenciais adicionadas.

[0078] A figura 18 é um gráfico que representa a área de superfície vs. temperatura para quatro diferentes tempos de imersão.

[0079] A figura 19 é um gráfico que representa a área de superfície vs. tempo de imersão para três diferentes temperaturas.

[0080] As figuras 20A-F são micrografias por SEM que representam o tamanho de partículas do produto de diboreto de titânio obtido a partir de reações terminadas com dois tempos de imersão (0,5 hora e 4 horas) em três diferentes temperaturas de imersão (1475°C, 1500°C e 1600°C). A figura 20A representa o produto obtido em uma reação que durou 0,5 hora em 1475°C. A figura 20B representa o produto ob-tido em uma reação que durou 0,5 hora em 1500°C. A figura 20C representa o produto obtido em uma reação que durou 0,5 hora em 1600°C. A figura 20D representa o produto obtido em uma reação que durou 4 horas em 1475°C. A figura 20E representa o produto obtido em uma reação que durou 4 horas em 1500°C. A figura 20F representa o produto obtido em uma reação que durou 4 horas em 1600°C.

[0081] As figuras 21A-21D são micrografias por SEM que representam o tamanho de partícula do produto de diboreto de titânio obtido em duas diferentes taxas de fluxo de argônio e com diferentes fontes de carbono. A figura 21A representa uma taxa de fluxo de 0,25 L/min com baixo a nenhum enxofre presente na fonte de carbono (isto é, grafita sintética). A figura 21B representa uma taxa de fluxo de 3,0 L/min com nenhum a baixo teor de enxofre presente na fonte de carbono (isto é, grafita sintética). A figura 21C representa uma taxa de fluxo de 0,25 L/min com enxofre presente na fonte de carbono (isto é, negro de carvão). A figura 21D representa uma taxa de fluxo de 3,0 L/min com enxofre presente na fonte de carbono (isto é, negro de carvão).

DESCRIÇÃO DETALHADA Redução Carbotérmica e Reações Relacionadas:

[0082] Redução carbotérmica é um método de síntese em estado sólido para produzir TiB2, o qual utiliza uma fonte de carbono para reduzir óxidos de boro e titânio em temperaturas acima de 1350°C (por exemplo, 1375°C). Em algumas modalidades, partículas de diboreto de titânio podem ser preparadas através de redução carbotérmica de dióxido de titânio, óxido bórico e carbono de acordo com a Equação (1). TiO2 + B3O3 + 5 C TiB2 + 5 CO (1)

[0083] Em uma modalidade, partículas de diboreto de titânio podem ser produzidas através de reação carbotérmica de dióxido de titânio, ácido bórico e carbono de acordo com a Equação (2). TiO2 + 2 H3BO3 + 5 C TiB2 + 5 CO + 3 H2O (2)

[0084] Em uma modalidade, ácido bórico pode ser convertido em óxido bórico e água em maiores temperaturas, de acordo com a Equação (3). 2 H3BO3 -> B2O3 + 3 H2O (3)

[0085] Em algumas modalidades, variação das quantidades de partículas de diboreto de titânio pode ser produzida, dependendo da quantidade de precursores e percentuais de rendimento. Algumas reações químicas relacionadas que podem ocorrer em redução carbotérmica são como segue, referidas como Equações (4)-(7): TiO2+3C -> TiC + 2CO (4) TiC + B2O3 + 2C + TiB2 + 3CO (5) B2O3 + 3C-> 2B + 3CO (6) TiO2+C^Ti+ 2CO (7)

[0086] Fazendo referência à figura 3, uma modalidade de um reator 10 a qual pode ser usada na etapa de produção é representada. Em algumas modalidades, 0 reator 10 é um recipiente de reator de grafita. Em algumas modalidades, 0 reator 10 pode ter mais de uma câmara, por exemplo, uma câmara superior 28 e uma câmara inferior 26, onde as câmaras são separadas por uma placa divisória perfurada 12. Por exemplo, a câmara inferior pode ter meios não reativos 14 os quais podem auxiliar no aquecimento de um gás inerte e/ou dispersão de calor através da placa divisória perfurada 12 na câmara superior. Por exemplo, os meios podem incluir esferas de dispersão (isto é, esferas de alumina, por exemplo, ~5 mm). Em algumas modalidades, 0 gás inerte (representado como seta 20 que entra na câmara inferior) é alimentado através de uma entrada 14 na câmara inferior 26, filtra através da placa divisória perfurada 12 e sai do reator 10 através de um respiradouro 18 localizado na câmara superior. Em algumas modalidades, a mistura precursora 26 é colocada na câmara superior 28, de modo que 0 calor e gás inerte venham a reagir a mistura precursora 26 no produto de diboreto de titânio. Em algumas modalidades, 0 reator 10 (e/ou o processo de reação) é monitorado com termoacopladores, por exemplo, um termoacoplador interno 24 e/ou um termoacoplador externo 22. Em algumas modalidades, equipamento de monitoramento e/ou termoacopladores adicionais podem ser colocados por todo o reator 10.

EXEMPLOS EXEMPLO 1: SÍNTESE DE TiB2

[0087] Para o precursor, óxido de boro (Alfa Aesar, Ward Hill, Ma), dióxido de titânio (Kerr-McGee, Oklahoma City, Ok.) e negro de carvão Raven 410 (Columbian Chemicals, Marietta, Ga.) com óxido de ferro como um catalisador a 0,25% em peso (Elementis Pigments, Easton, Pa) foram escolhidos como os materiais de iniciação. De forma a conferir mistura em escala de submícron e superar limites de difusão, os reagentes foram desaglomerados e misturados com água como um meio de dispersão em um moinho por atrito de eixo vertical de 4 L (Union Process, Akron, OH) com meio de zirconia com diâmetro de 5 mm durante 15 minutos (1 mole de TiO2; 1,12 mole de B2Os; e 5,12 moles de carbono e 3 moles de água), a água promoveu a formação de ácido bórico, o qual foi removido quando de aquecimento. Um ten- soativo, Tamol 731A (Rliom & Haas, Filadélfia, Pa), foi também adicionado para manter uma baixa viscosidade na pasta. O calor da reação de hidratação com óxido de boro e água foi dissipado do moinho usando água de resfriamento sem contato.

[0088] A pasta fluida resultante foi seca por pulverização (Niro, Columbia, MD) para remover a água não ligada. Um pó esférico de fluxo livre resultou. De forma a impedir que o pó fluidizasse no reator, o pó foi aglomerado em esferas misturando o pó e 18% em peso de água deionizada (como um aglutinante) em um misturador Eirich (Eirich Machines, Chicago, IL) usando uma baixa velocidade do agitador (770 RPM) e uma baixa velocidade de rotação da panela (314 RPM) duran- te um total de 15 minutos. Os aglomerados de 3-5 mm resultantes foram secos a 75°C durante 24 horas (em ar). Uma mistura aglomerada precursora de TÍB2 resultou. Análise gravimétrica térmica (Netzsch, Burlington, MA) a 1739K em argônio foi realizada sobre os materiais precursores de TÍB2 para estimar a perda de peso no reator.

[0089] Um reator com cadinho de grafita de 50 mm de diâmetro por 50 mm de altura foi construído e inserido em um forno tubular equipado com um tubo de alumina com diâmetro de 75 mm (vide, por exemplo, figura 3). Havia um falso fundo perfurado sobre 0 reator para permitir purgação de argônio através do precursor de TÍB2. Argônio foi purgado em uma taxa de 0,5 L/min. O espaço abaixo do fundo falso perfurado foi enchido com esferas de alumina de 5 mm para auxiliar no aquecimento e dispersão do gás antes que ele entrasse na câmara de reação. Termoacopladores foram colocados no centro do leito de reação e fora do envoltório do reator.

[0090] O reator aqueceu os materiais precursores de TÍB2 para reagir a mistura precursora. A temperatura do forno tubular foi elevada lentamente para acomodar a fusão do ácido bórico a 0,5°C/min até que uma temperatura de 450°C fosse atingida. Após a 30 minutos de imersão (isto é, contenção) a 450°C, a temperatura foi elevada, a 5°C/min, para 1500°C. Essa temperatura foi mantida durante 120 mi-nutos. Uma taxa de resfriamento de 1oC/min foi usada até 750°C para prevenir choque térmico do equipamento do forno.

[0091] O bolo de material reagido foi removido do cadinho e esmagado em um pó em um moinho de trituração por carbureto de tungsténio (Spex M8000, Metuchen, NJ). O produto resultante foi confirmado como sendo TÍB2 através de análise de fase por difração de raios X (Phillips, Países Baixos).

EXEMPLO 2: EFEITOS DO ENXOFRE NA FONTE DE CARBONO

[0092] O experimento a seguir foi realizado para determinar 0 efei- to de várias fontes de carbono sobre as propriedades do pó de diboreto de titânio resultante. A Tabela 1 lista os fabricantes, graus e análise residual das fontes de carbono. Em todos os casos, ICP (Plasma Indu- tivamente Acoplado - Inductively Coupled Plasma) é usado para análise residual, exceto quanto ao enxofre, o qual usa um método de combustão LECO. Tabela 1. Fonte de Carbono e Análise Residual

[0093] Diboreto de titânio foi sintetizado de acordo com o Exemplo 1 usando fontes de carbono representadas na Tabela 1. Nesse caso, os precursores podem ser misturados em um reator com cadinho de grafita de 100 mm de diâmetro por 90 mm de altura inserido em um forno tubular eletricamente aquecido. O forno pode ser adaptado com um tubo de alumina de 150 mm de diâmetro por 1200 mm. A taxa de fluxo de argônio foi configurada a 1 L/min. O material reagido pode ser removido do cadinho e triturado ligeiramente para romper o bolo de pó usando esferas de carbureto de tungsténio de cerca de 4 a cerca de 10 mm e um moinho de trituração por carbureto de tungsténio (Spex M8000, Metuchen, NJ). Cada produto foi analisado, incluindo: SEM (Aspex Instruments, Delmont, PA), área de superfície (método BET, Horiba Instruments, Irvine, CA) e análise de tamanho de partícula (Malvern Instruments, Southborough, MA). O produto de TÍB2 resultante foi confirmado através de difração de raios X para análise de fase.

[0094] As propriedades físicas e químicas dos pós de diboreto de titânio resultantes utilizando três diferentes fontes de carbono são fornecidas abaixo na Tabela 2, junto com a informação de distribuição de tamanho de partícula resultante e micrografias por SEM correspondentes. Valores de PSD reportadas na Tabela 2 podem não refletir o tamanho de partícula efetivo em virtude de aglomeração. Tabela 2. Fontes de carbono e propriedades do TÍB2 resultante

[0095] As figuras 4-6 são micrografias por SEM de partículas de diboreto de titânio produzidas de acordo com 0 fluxograma de processo descrito acima usando três diferentes fontes de carbono.

[0096] A figura 4 é a imagem por SEM de partículas de diboreto de titânio quando negro de carvão Raven 410 (Columbian Chemicals, Marietta, GA) é usado como uma fonte de carbono. Nesse exemplo, 0 negro de carvão tem uma quantidade de enxofre de cerca de 1,30%. Além disso, 0 tamanho médio de partícula (PSD D50) das partículas de diboreto de titânio reais está na faixa de cerca de 5 microns a cerca de 6 microns.

[0097] A figura 5 é a imagem por SEM de pós de diboreto de titânio quando grafita sintética Asbury A99 (Asbury Carbon Inc., Asbury, NJ) é usada como uma fonte de carbono de acordo com o método representado na figura 1. Nesse exemplo, a grafita sintética Asbury A99 tem um nível de enxofre não maior do que cerca de 0,008%. Além disso, 0 tamanho médio de partícula de diboreto de titânio está na faixa de cerca de 1 micron a cerca de 2 microns. Isso se tornará mais evi- dente em figuras e na discussão subsequente.

[0098] A figura 6 é a imagem por SEM de pós de diboreto de titânio quando coque de petróleo calcinado Asbury 4023 (Asbury Carbon Inc., Asbury, NJ) é usado como uma fonte de carbono. Nesse exemplo, o coque de petróleo calcinado Asbury 4023 tem um nível de enxofre de cerca de 1,20%. Além disso, o tamanho médio de partícula (D50) das partículas de diboreto de titânio está na faixa de cerca de 5 microns a cerca de 6 microns.

[0099] Conforme pode ser visto a partir da Tabela 2 e das micro- grafias por SEM nas figuras 4-6, diferenças na morfologia de partícula podem ser observadas entre pós de diboreto de titânio feitos com grafita sintética (figura 5) versus pós de diboreto de titânio feitos com coque de petróleo calcinado (figura 6) ou negro de carvão (figura 4). A fonte de carbono grafita sintética inclui uma pluralidade de redes em ponte de partículas finas de diboreto de titânio (análise SEM sugere que tamanhos médios de cristalito são da ordem de cerca de 1 micron a cerca de 2 microns). Em contraste, as fontes de carbono negro de carvão e coque de petróleo calcinado têm geometrias semelhantes à placa similares, com tamanhos de partícula D50 similares de cerca de 5,6 microns e cerca de 5,9 microns, respectivamente. Nenhuma aglomeração é evidente nas micrografias por SEM para essas amostras.

[00100] Análise de difração por raios X (XRD) do produto de diboreto de titânio mostrou diboreto de titânio (TiEh) como o principal componente, com traços de óxidos de titânio (TixOy). Em amostras com grafita sintética e carbono de petróleo calcinado como a fonte de carbono, XRD mostrou diboreto de titânio como a principal fase, com traços de borato de titânio (TiBOs). Em alguns casos, borato de titânio pode ser um produto intermediário que ocorre em um processo de redução carbotérmica incompleto, conforme representado nas Equações (1) e (2). Além disso, análise de carbono e oxigênio mostrou que todas as amostram continham quantidades similares de material não reagido.

[00101] Foi mostrado que partículas de diboreto de titânio produzidas com uma baixa ou nenhuma quantidade de enxofre (por exemplo, substancialmente sem enxofre) têm menores tamanhos médios de partícula, embora esses produtos de diboreto de titânio tenham alguma aglomeração presente. Também, é mostrado que partículas de diboreto de titânio produzidas com uma maior quantidade de enxofre na fonte de carbono (por exemplo, negro de carvão, coque de petróleo calcinado) têm maiores tamanhos de partícula de diboreto de titânio. Sem estar preso a um único mecanismo ou teoria, uma explicação é que um mecanismo de mineralização e/ou difusão de vapor (ou superfície) ocorre com o enxofre presente na fonte de carbono.

EXEMPLO 3: EFEITO DO ENXOFRE SOBRE A MORFOLOGIA DO PÓ

[00102] Esse experimento foi realizado para avaliar o efeito do enxofre sobre a morfologia do pó de diboreto de titânio resultante (por exemplo, tamanho de grão). Nesses casos, o enxofre pode ser adicionado em quantidades iguais a cerca de 0,5% ou cerca de 1,0% ou cerca de 2,0% ou cerca de 4,0%, como o percentual em peso de enxofre para carbono. Também, havia uma amostra de controle não tendo adição de enxofre. Ácido bórico (US Borax, Boro, CA), dióxido de titânio (Kerr-McGee, Oklahoma City, Ok.) e grafita sintética (Asbury Carbons, Asbury, NJ) com óxido de ferro como um catalisador (Elementis Pigments, Easton, Pa) e o enxofre (Fisher Scientific, Pittsburgh, Pa) foram misturados usando o método do Exemplo 1 mencionado acima. Composições para esse experimento são listados na Tabela 3. Argô- nio foi purgado através do reator em uma taxa de 1 L/min.

[00103] Para a amostra 1, nenhum aditivo de enxofre extra foi incluído com a mistura precursora. Para as amostras 2-5, aditivos de enxofre adicionais (por exemplo, enxofre precipitado) foram adicionados aos precursores de acordo com os percentuais fornecidos abaixo na Tabela 3, junto com a informação sobre distribuição de tamanho de partícula resultante e micrografias por SEM correspondentes. Tabela 3. Correlação do teor de enxofre e tamanho de partícula de diboreto de titânio

[00104] Com base nos resultados na Tabela 3 e nas micrografias SEM das figuras. 7A-7E, um teor de enxofre aumentado leva a um aumento in diboreto de titânio tamanho de partícula. Por exemplo, uma amostra com zero aditivo de enxofre extra produziu uma PSD D50 conforme reagido de cerca de 4,55 microns e geralmente grãos menores aglomerados (vide figura 7A), enquanto que uma amostra com cerca de 4,0% de aditivo de enxofre produziu uma PSD D50 conforme reagido de cerca de 9.56 microns e geralmente grãos maiores (vide figura 7E).

[00105] Exame de micrografias por SEM das figuras. 7A-7E sugerem que o tamanho de partícula dos pós de diboreto de titânio resultantes aumentou de tamanho conforme o nível de enxofre aumentou. Em outro caso, de forma a correlacionar melhor o aumento no tamanho com o nível de enxofre adicionado ao sistema, pode ser necessário quantificar precisamente o tamanho das partículas de diboreto de titânio (cristais).

[00106] As redes aglomeradas representam um problema para o analisador de th de partícula, uma vez que os cristalitos reais são ligados em ponte e podem ser encarados pelo analisador como uma partícula muito maior. A etapa de moagem/desaglomeração é usada para romper as redes de ponte das partículas. Infelizmente, essa etapa de desaglomeração pode servir para romper as partículas semelhantes à placa maiores presentes em amostras com maiores níveis de enxofre, se os procedimentos apropriados não são usados. Portanto, o tempo de moagem prescrito não funcionará para todo o conjunto de amostras. Procedimentos de moagem/desaglomeração foram desenvolvidos para romper as redes de ponte de partículas de diboreto de titânio, ao mesmo tempo em que mantém o tamanho de partícula. Nesse caso, o tempo para moagem/desaglomeração das partículas pode variar.

[00107] As micrografias por SEM das figuras. 8A-8E mostram pós de diboreto de titânio correspondentes após terem sido tratados em uma etapa de moagem/desaglomeração. A etapa de trituração adicional pode ser necessária para assegurar separação de aglomerados duros que tenham se formado durante o processo de síntese. A etapa de trituração inclui uso de um jarro de carbureto de tungsténio de 100 ml_ e esferas de aço endurecido de 3 mm que ocupam cerca de 50% do volume do jarro. O moinho contém cerca de 6 gramas de pó de diboreto de titânio do reator e pode ser agitado durante um período de cerca de 0,25 minutos ou cerca de 0,5 minutos ou cerca de 2 minutos ou cerca de 5 minutos ou cerca de 7 minutos ou cerca de 10 minutos usando um moinho Spex 8000M. Análise por SEM pode ser usada pa- ra confirmar a desaglomeração e a presença de partículas fraturadas através de uma ação de moagem junto com análise de tamanho de partícula por difração a laser em cada intervalo de tempo. O tempo de moagem pode estar na faixa de cerca de 0,25 minutos a 10 minutos ou maior, dependendo do tamanho de partícula.

[00108] A análise SEM dos pós de diboreto de titânio de cada intervalo de moagem mostra que redes em ponte de partículas de diboreto de titânio podem ser eliminadas após 10 minutos para a Amostra 1, com um tamanho de cristalito D50 medido de cerca de 1,45 microns. A Amostra 2 pode requerer até 30 segundos de forma a estar livre de aglomerados ou partículas em ponte. A Amostra 3 mostrou partículas isomórficas e semelhantes à placa, com um tempo de moagem reduzido para 15 segundos em virtude de dificuldade de desaglomeração sem fratura de plaquetas maiores. As Amostras 4 e 5 não exibiam aglomeração após trituração dos bolos de pó reagidos, com o tamanho de partícula conforme reagido sendo reportado como o tamanho de partícula moído do pó, conforme representado na Tabela 3.

[00109] A figura 9 é um gráfico do tamanho de partícula D50 versus nível de enxofre adicionado ao carbono para amostras conforme calcinado e amostras de "tamanho efetivo", as quais foram submetidas a uma etapa de moagem/desaglomeração, conforme discutido acima. Conforme mostrado, o gráfico representa alguma diferença entre o tamanho aglomerado medido e o "tamanho efetivo" medido dos cristali- tos para amostras contendo níveis relativamente baixos de enxofre (por exemplo, a cerca de 0% de enxofre, cerca de 4,5 microns para conforme calcinado versus cerca de 1,45 microns para moída; a cerca de 0,5% de enxofre, cerca de 6,2 microns para conforme calcinado versus cerca de 4,41 microns para moída; a cerca de 1% de enxofre, cerca de 8 microns para conforme calcinado versus cerca de 6,51 microns para moída). Para cerca de 2% de enxofre e cerca de 4% de en- xofre, os tamanhos de partícula D50 são substancialmente similares para calcinado e moída a cerca de 9,13 microns e cerca de 9,56 microns, respectivamente.

[00110] A figura 12 é um gráfico o qual representa a alteração na área de superfície e PSD D50 à medida que a quantidade de enxofre presente na fonte de carbono muda. À medida que a área de superfície diminui de cerca de 1,3 para cerca de 0,8, a D50 aumenta de cerca de 4,5 para cerca de 9,6 (micrômetros). Sem estar preso a um único mecanismo ou teoria, uma possível explicação é que, à medida que a quantidade de enxofre aumenta de 0 a cerca de 4%, a área de superfície resultante das partículas de diboreto de titânio diminui porque o tamanho das partículas de diboreto de titânio aumenta. Isso é sustentado pelo aumento nos valores de D50, os quais mostram um tamanho médio de partícula de diboreto de titânio aumentado à medida que o enxofre aumenta.

[00111] A figura 13 é um gráfico o qual representa a alteração na área de superfície e PSD D50 à medida que a quantidade de enxofre presente na fonte de carbono muda, com uma linha tendencial.

EXEMPLO 4: EFEITO DA TAXA DE PURGAÇÃO

[00112] A figura 10 é um gráfico mostrando as curvas de trituração de partículas de diboreto de titânio sintetizado usando carbono contendo cerca de 4% de enxofre reagido sob taxas de purgação de argô- nio de cerca de 1 L/min e cerca de 4 L/min. Conforme mostrado, os tamanhos de partículas D50 conforme reagido medidos podem variar em quase 1 micron entre as duas amostras. Como tal, o controle de tamanho das adições de enxofre pode ser afetado pela taxa de purgação de argônio do cadinho no reator. Em algumas modalidades, há muito menos efeito da taxa de purgação de argônio com sistemas sem enxofre. Sem estar preso a um mecanismo ou teoria em particular, essas observações aludem a um mecanismo de crescimento de cristalito e sua dependência do tamanho sobre as pressões parciais de espécies gasosas presentes durante a reação. Em alguns casos, diferentes gases inertes (por exemplo, hélio) em diferentes taxas de purgação podem ser fornecidos ao reator para determinar seu efeito sobre o tamanho de partícula e adição de enxofre.

[00113] A figura 11 mostra as imagens por SEM dos pós de diboreto de titânio reagidos acima tendo um teor de enxofre de cerca de 4% em taxas de purgação de argônio de cerca de 1 L/min e cerca de 4 L/min. A partir dessas imagens, partículas mais finas podem ser observadas na amostra preparada sob uma maior taxa de purgação (por exemplo, cerca de 4 L/min) e que aglomeração pode estar presente. Com base em curvas de trituração, o tamanho efetivo de cristalito (por exemplo, tamanho moído) pode diferir em até cerca de 4 microns, dependendo da quantidade de aglomeração presente nas partículas mais finas na maior taxa de purgação (por exemplo, cerca de 4 L/min).

[00114] Conforme na amostra sintetizada com carbono contendo cerca de 1% de enxofre, na amostra com maior a taxa de purgação (por exemplo, cerca de 4 L/min), a amostra continha cristalitos isomór- ficos e semelhantes à placa. Nesse caso, pode ser difícil determinar no analisador de tamanho de partícula qual mecanismo de redução de partícula pode estar sendo exercido: desaglomeração ou fratura de cristalito, à medida que a amostra é moída. Consequentemente, o "tamanho verdadeiro" (por exemplo, moído) na amostra com maior taxa de purgação (por exemplo, cerca de 4 L/min), a amostra é conforme sugerida com base na análise por SEM, a qual é estimada como estando mais próxima do que do intervalo de tempo de moagem de cerca de 15 segundos ou cerca de 30 segundos. Desaglomeração do produto final foi realizada conforme no Exemplo 3.

EXEMPLO 5: EFEITOS DO TEMPO DE IMERSÃO E TEMPERATURA DE REAÇÃO

[00115] Esse experimento foi realizado de forma a avaliar o tempo de imersão da mistura precursora e da temperatura de reação. Diboreto de titânio foi sintetizado de acordo com Exemplo 1, onde o carbono era grafita Asbury A99 (sem enxofre). A Tabela 4 abaixo fornece o tempo de imersão (horas) e a temperatura (°C) de cada operação, junto com a análise composicional de cada produto de TÍB2 que resultou, incluindo área de superfície, impurezas (por exemplo, N, O, C) e distribuição de tamanho de partícula (PSD). Um tamanho de reator do Exemplo 2 foi usado, com uma taxa de purgação de argônio de 1 L/min. Tabela 4: Análise de produto TÍB2 através do tempo de imersão e temperatura

[00116] A figura 14 é um gráfico que representa a PSD D50 à medida que a temperatura (temperatura de reação) aumenta (plotado para quatro diferentes tempos de imersão).

[00117] A figura 15 é um gráfico (tamanho médio de partícula versus temperatura de reação) que representa a PSD D50 à medida que a temperatura (temperatura de reação) aumenta (plotado para quatro diferentes tempos de imersão), com linhas tendenciais adicionadas a cada uma das linhas.

[00118] A figura 16 é um gráfico que representa a alteração na distribuição de tamanho médio de partícula à medida que o tempo de imersão aumenta (plotado para três temperaturas de reação).

[00119] A figura 17 é um gráfico que representa a alteração na distribuição de tamanho médio de partícula à medida que o tempo de imersão aumenta (plotado para três temperaturas de reação) com linhas tendenciais adicionadas.

[00120] A figura 18 é gráfico que representa a área de superfície vs. temperatura para quatro diferentes tempos de imersão.

[00121] A figura 19 é um gráfico que representa a área de superfície vs. tempo de imersão para três diferentes temperaturas.

[00122] As figuras 20A-F são micrografias por SEM que representam os tamanhos de partícula do produto de diboreto de titânio obtidos a partir de reações terminadas com dois tempos de imersão (0,5 horas e 4 horas) em três diferentes temperaturas de imersão (1475°C, 1500°C e 1600°C).

EXEMPLO 6: EFEITO DA TAXA DE PURGAÇÃO DE GÁS INERTE SOBRE A MISTURA PRECURSORA (SEM ENXOFRE)

[00123] O experimento a seguir foi realizado de acordo com Exemplo 1, com um tempo de imersão de 2 horas e em uma temperatura de 1500°C em diferentes taxas de purgação de gás inerte para cada operação para avaliar o efeito da taxa de purgação de gás inerte através do reator quando nenhum enxofre é incluído com a mistura precursora. Para esse conjunto de experimentos, a fonte de carbono foi grafita sintética (Asbury 99). Nenhuma etapa de desaglomeração foi realizada, o bolo foi rompido conforme no Exemplo 1. Tabela 5. Análise de produto TÍB2 através da taxa de fluxo de argônio

[00124] As figuras 21A-21D são micrografias por S EM que repre-sentam o tamanho de partícula do produto de diboreto de titânio obtido em duas diferentes taxas de fluxo de argônio e com diferentes fontes de carbono. A figura 21A representa uma taxa de fluxo de 0,25 L/min com baixo a nenhum enxofre presente na fonte de carbono (isto é, grafita sintética). A figura 21B representa uma taxa de fluxo de 3,0 L/min com nenhum a baixo teor de enxofre presente na fonte de carbono (isto é, grafita sintética). A figura 21C representa uma taxa de fluxo de 0,25 L/min com enxofre presente na fonte de carbono (isto é, negro de carvão). A figura 21D representa uma taxa de fluxo de 3,0 L/min com enxofre presente na fonte de carbono (isto é, negro de carvão).

Claims

1. Método para produzir pó de diboreto de titânio (100) caracterizado pelo fato de que o método (100) compreende: (a) selecionar (110) um tamanho médio de partícula alvo para um produto alvo de diboreto de titânio; (b) selecionar (120) uma quantidade de enxofre com base no tamanho médio de partícula alvo; e (c) produzir (130) um produto de diboreto de titânio efetivo; em que produzir compreende: (i) misturar (140) em um líquido para formar uma suspensão, uma fonte de boro, uma fonte de carbono, uma fonte de titânio; (ii) secar (150) a suspensão para produzir a mistura precursora possuindo uma pluralidade de aglomerações; (iii) uma reação carbotémica a uma mistura precursora, a uma temperatura de reação a partir de 1450°C a 1600°C, em que a mistura precursora compreende uma quantidade de enxofre, em que a quantidade de enxofre é de 0,1 a 4 % em peso da mistura precursora, em que o produto de diboreto de titânio compreende um tamanho mé- dio de partícula efetivo, e em que o tamanho médio de partícula efetivo é menor ou igual a 7 microns; em que devido à quantidade de enxofre, o tamanho médio de partícula corresponde ao tamanho médio alvo de partícula; (d) desaglomerar o produto de diboreto de titânio, em que a desaglomerarão compreende triturar o produto de diboreto de titânio durante um período de tempo baseado na quantidade de enxofre na mistura precursora.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção (130) compreende um tamanho médio de partícula dentro de 20% do tamanho médio de partícula do produto alvo de diboreto de titânio.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de reação está na faixa de pelo menos 1450°C a 1500°C.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção (130) compreende um tempo de imersão; em que o tempo de imersão está na faixa de 0,5 hora a 1 hora.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção (130) compreende uma taxa de fluxo de gás inerte; em que a taxa de fluxo de gás inerte está na faixa de pelo menos 0,5 litros por minuto.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção (130) ainda compreende desa- glomerar o produto de diboreto de titânio efetivo.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de carbono compreende a quantidade de enxofre.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende: selecionar pelo menos uma variável de processamento do grupo consistindo dentre: uma taxa de fluxo de gás inerte, um tempo de imersão e uma temperatura de reação; e selecionar uma condição da variável de processamento com base pelo menos em um dentre: o tamanho médio alvo de partícula; e a quantidade de enxofre.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de secagem ainda compreende secagem por pulverização.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende: processar o produto de diboreto de titânio efetivo em um produto selecionado dentre: um cátodo; e uma estrutura de uma célula de eletrólise de alumínio.