CS217296B1 - Způsob uvolnění nitridiokého dusíku - Google Patents

Abstract

Vynález řeší způsob uvolnění nitridiokého dusíku z karbidu křemíku, popřípadě z dalších nesnadno rozložitelných karbidů. Způsob uvolnění nitridiokého dusíku z karbidu křemíku se provádí při teplotě 18o až 250 °C v hermeticky uzavřeném prostoru, přičemž se na karbid křemíku působí 12 až 48 hodin 5 až 8 M kyselinou chlorovodíkovou nebo sírovou. Vynález lze využít při výrobě karbidů, popřípadě nitridů křemíku.

Description

Vynález se týká způsobu uvolnění nitridiokého dusíku obsaženého v materiáleoh na bázi nesnadno rozložitelných karbidů a je vhodný zejména pro analysy poloproduktů v jednotlivýoh mezistupních průmyslové výroby brusiv na bázi karbidu křemíku a pro rozbory finálníoh výrobků.

Jak je znémc^, karbid existuje ve víoe formáoh, z nichž tři hexagonální, označované SiC I až III, jsou oharakterisovány strukturou, kde každý atom jednoho druhu je ve vzdálenosti 1,9 A obklopen čtyřmi atomy dalšího druhu. Vlastnosti všeoh forem jsou si velmi podobné, avšak až dosud není známo, z jakého důvodu se v některých přípádeoh vytváří určitá forma SiC a v jiných případeoh vzniká forma odlišná. Tak například P.JJTone (US pat. 1,015.598) uvádí, že při tvorbě karbidu křemíku mimo obvyklou reakci SiO₂ + 3 C ·> SiC + 2 CO v některýoh případech dochází k přeměně 3 Si + 2 CO ->2 SiC + SiO₂ přičemž znovu rozložený karbid křemíku vytvoří bezbarvé, popřípadě různé zabarvené krystaly. Stupeň jejioh čistoty a popřípadě odstín vzniklého zabarvení záleží na stupni čistoty nebo znečištění výchozího materiálu a na vzájemném poměru výchozíoh surovin.

Obvyklé složení je například 35,1 % hmot, uhlíku, 54,4 % hmot. kysličníku křemičitého, % hmot. dřevěnýoh pilin a 3,5 % hmot. chloridu sodného. Řízeným přidáním 0,5 až 1 í hmot. některýoh látek lze dosáhnout požadovaného zabarvení, tvrdosti a odolnosti vůči otěru (F.J.Tone: Ing.engn. ohem. 23 /1931/ 1312; J.de Ment: Mineralogist 16 /1946/ 211-218)

Rozdíly ve vlastnostech které se projevují nejen mezi jednotlivými druhy karbidu křemíku, ale i mezi jednotlivými výrobními dávkami, se přičítají různému obsahu příměsí.

V současné době průkaz přítomnosti příměsi a jejioh množství je v ohemii karbidů často obtížnější nežli v Jinýoh oborech. Jako příčinu lze označit rozšíření rozmezí homogenity nebo také vytváření směsných krystalů z jednotlivých karbidů, vzájemně působíoíoh na sebe nebo na jiné látky, Jako jsou nitridy, popřípadě oxidy. K hodnocení kvality karbidů byly proto navrženy analytioké a mikroskopicko-krystalografioké zkoušky, které jsou podstatou Moissanovy metody, při níž jsou zkoumány pokud možno Jednotné zkušební produkty, jako jsou opakovaně překrystalováné látky, při čemž Je zjišťována jejioh hustota, barva, tvrdost, lom světla a druh krystalové soustavy. Tímto způsobem je však možno získat přesné a hodnověrné výsledky pouze u valenčně jednoduššíoh nebo steohiometrickýoh látek, především silně elektropositivníoh. Svůj význam pro hodnooení karbidů může mít také stupeň nerozpustnosti karbidů v kyselináob nebo jejioh odolnost vůči dalším činidlům, uvedené metody Jsou však málo přesné a nevyhovují ve všeoh případeoh, kde Je zapotřebí určit druh karbidu, popřípadě kde je nutno od sebe rozlišit různé druhy karbidu a různé výrobní dávky, zjistit druh různého zabarvení, popřípadě důvod různé tvrdosti, u jednotlivýoh druhů karbidů nebo u jednotlivýoh výrobníoh dávek. Byl vysloven názor, že zmíněné odlišnosti Jsou způsobeny různým obsahem dusíku vázaného v karbidu křemíku, kde konoentraoe dusíku je nepřímo úměrná tvrdosti vzorku karbidu křemíku (Q.V.Samsonov: NemetalličeskiJe nitridy. Metallurgija. Moskva (1969 1974).

K přesnému určení množství vázaného dusíku jsou známy různé metody. Tak je znám způsob stanovení dusíku například v organiokýoh látkáoh, při kterém se organická látka rozkládá zahřátím se směsí konoentrované kyseliny sírové, 85 % hmot. kyseliny fosforečné a 6 % hmot. roztoku síranu měčnatého (<J.K.Parnas:2eitsohrift fur anal.Chemie /1938/ 114, 261 - 277). Také je znám způsob stanovení dusíku v nitridu křemíku a dalších vysokotavitelnýoh materiáleoh založený na rozkladu zkoumaného vzorku pomocí koncentrované kyseliny sírové s příměsí síranu draselného a síranu mědnatého, nebo metoda založené na tavení vzorku s peroxidem sodíku (O.Glemser a kol.sanorg.Chem. 291/1957-51). při tom se ukázalo, že nevýhodou analys dusíku je vysoká chemická odolnost karbidu křemíku a dalších vysokotavitelných látek vůěi rozkladným činidlům, která se liší podle pracovních podmínek. Obecně řečeno, karbid - a také nitrid - křemíku jsou vůči vlivu kyselin za běžného atmosférického tlaku odolné nebo jsou jimi jen víceméně atakovány. Tak například 20 # hmot. kyselina chlorovodíková, 65 % hmot. kyselina dusičná, dýmavá kyselina dusičná, 65 # hmot. kyselina sírová a jejich nižší koncentrace při teplotě v rozmezí 70 až 90 °C a za běžného atmosférického tlaku nerozkládají nitridy nebo karbidy křemíku ani po působení více než 500 hodin. Právě z těchto důvodů se přikročilo k rozkladu karbidů a nitridů pomocí silně koncentrovaných kyselin, zejména kyseliny sírové, ty však mají ten nedostatek, že silně korodují použité nádoby a zařízení, zhoršují pracovní prostředí a ztěžují pracovní podmínky.

Ukázalo se proto jako účelné a výhodné, aby byl vyřešen způsob uvolnění nitridického dusíku z karbidu křemíku, který nebude mít nevýhody dosud známýoh metod.

Ve srovnání s dosud známými řešeními vyšší účinek dosahovaný využitím tohoto vynálezu spočívá v tom, že rozklad analysovaného karbidu nebo materiálu na bázi karbidu lze provést v prostoru hermetioky uzavřeném vůči přístupu okolního prostředí pomocí definovaného minimálního množství kyseliny o mnohem nižší koncentraci, nežli by bylo možné dříve, a to při teplotě vysoko nad bodem jejího varu. Při tom z rozkladného prostoru nemohou unikat páry kyseliny ani se nemůže měnit její koncentrace, reakční směs může zůstat v reakčním prostoru libovolně dlouho a nemůže být znečistěná.

Předmětem vynálezu je způsob uvolnění nitridiokého dusíku z karbidu křemíku při te plotě 180 až 250 °C v hermetioky uzavřeném prostoru. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se na karbid křemíku působí 12 až 48 hodin 5 až 8 M kyselinou chlorovodíkovou nebo sírovou.

Výhody tohoto řešení jsou zřejmé z následujících příkladů provedení, které objasňují podstatu vynálezu, aniž bo jakýmkoliv způsobem omezují.

Přiklad 1

Analysa vzorků s obsahem dusíku vyšším nežli 1 % hmot.

0,1 g jemně rozetřeného vzorku karbidu křemíku se odváží do skleněné ampule, přidá se 5 ml 5 M kyseliny sírové, načež se ampule zataví, vloží do ochranného hliníkového bloku a zahřívá po dobu 48 hodin při teplotě coa 200 °C. Obsah vychladlé ampule se převede kvantitativně do destilační baňky a přidá se 25 ml vodného 40 % hydroxidu sodného· Destilát se Jímá do 50 ml 0,05 N kyseliny sírové, při čemž se destilační aparaturou probuhlává kyslík. Po deseti minutáoh se destilace ukončí, obsah předlohy se zředí 30 ml vody a přidá se methyloranž jako indikátor. Titruje se 0,05 N hydroxidem sodným.

Přiklad 2

Analysa vzorků a obsahem dusíku nižším nežli 1 t> hmot.

Jemné rozetřený vzorek brusivá v množství 100 mg, počítáno na osikové množství obsaženého karbidu křemíku, se rozloží stejným způsobem, Jako Je uvedeno v příkladu 1, a předestiluje se, načež se destilát převede do odměrné baňky na 50 ml a doplní vodou po značku. Alikvotní podíl se přenese pipetou do odměrné baňky na 25 ml, přidají se 2 ml Nesslerova činidla a baňka se doplní po značku destilovanou vodou. Po 10 minutáoh se vzorky proměří na spektrofotometru při světle o vlnové délce 430 jim. Při slepém pokuse se odměří 5 ml kyseliny ohloxovodíkové do skleněné ampule a destiluje se stejným způsobem Jako analysovaný vzorek. Cejohovnl křivka se sestrojí v rozmezí 0,0 až 50 jag postupem uvedeným výše.

Příklad 3

Stanovení obsahu nitridlokého dusíku v Jednotlivých druzích karbidu křemíku

Ve třeoh různýoh vzoroíoh karbidu křemíku, rozloženýoh podle tohoto vynálezu 5 M kyselinou chlorovodíkovou, bylo nalezeno 0,0363, 0,025 a 0,0017 % hmot. dusíku. Ve třeoh Jiných vzoroíoh od sebe odlišnýoh, rozloženýoh 7 M kyselinou sírovou, bylo zjištěno 0,0416, 0,029 a 0,0029 % hmot. dusíku.

Claims (1)

1. PREDM2T VYNÁLEZU

   Způsob uvolnění nitridlokého dusíku z karbidu křemíku při teplotě 180 až 250 °C v hermetloky uzavřeném prostoru, vyznačující se tím, že se na karbid křemíku působí 12 až 48 hodin 5 až 8 M kyselinou chlorovodíkovou nebo sírovou.