DD286312A5 - Verfahren zur herstellung von wolframfeinstpulver - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Wolframfeinstpulver mit spezifischen granulometrisch-morphologischen Eigenschaften insbesondere fuer den Einsatz in Katodensystemen von Farbbildroehren und in der Dickschichtpastentechnologie. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wasserstoffreduktion so durchzufuehren, dasz unerwuenschtes Kornwachstum, Kontamination und Pyrophorizitaet vermieden werden und damit die in bekannten Verfahren uebliche Nachbehandlung zu deren Beseitigung entfallen kann. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz als Ausgangsmaterial hochreines Wolframoxidhydrat mit einer spezifischen Oberflaeche von 5,5 m2g 1 bis 8,5 m2g 1 eingesetzt wird, dasz unter definierten Bedingungen reduziert wird.{Herstellungsverfahren; Wolframfeinstpulver; Morphologie; Kornwachstum; Wolframoxidhydrat; Wasserstoffreduktion; Oberflaeche; Kontamination; Pyrophorizitaet; Katodensystem; Dickschichtpastentechnologie}

Description

Charakteristik des bekannten Stande* der Technik

Wolframpulver für den Einsatz in der elektronischen Industrie sind durch eine hohe chemische Reinheit und spezielle morphologisch-grenulometrische Parameter wie Korngrößen kleiner als 1 pm charakterisiert, die sowohl den technologischen Prozessen, z. B. Versprühen von Pasten, als auch den notwendigen thermischen Behandlungen, z. B. Sintern, angepaßt sein müssen.

Während die Reinheitsforderungen durch die Wahl eines geeigneten hochreinen Ausgangsmaterials und Vermeidung von Kontaminationon bei der Wolframpulverherstellung erfüllt werden können, müssen zur Erzeugung der morphologischgranulometrischen Eigenschaften mechanische Nachbehandlungen (Mahlen, Windsichten) angewendet werden. Zur Herstellung von Wolframpulver mit Korngrößen im Submikronbereich sind mehrere Verfahren bekannt.

1. Zersetzung eines WFj-Hj-Gemisc.hes in einer Argon-Plasmaflamme bei T = 3 200⁰C (U. S. P.3.341.320).

2. Mehrstufige Gasphasenreduktion eines WCI«H_}-Gemisches in einem Reaktor (U.S. P.3.630.918).

3. Mechanische Aktivierung von WOj durch Mahlen und anschließende Wasserstoff reduktion in einem Rohrofen (DDR-P. 73.853).

4. Voroxidation von kommerziellem Wolframpulver mit einer Korngröße von 3,1 μπι bei T - 500"C und anschließende Wasserstoffreduktion bei T = 650-750^eC im Rohrofen (Japan-P.72-16.366).

5. Wasserstoffreduktion von oxidischem Ausgangsmaterial in dünnen (1-7 mm starken) Schüttungen zur Erzielung enger Korngrößenbereiche (Japan-P. 72-15.361).

In den genannten Verfahren tritt als wesentlicher Nachteil aufgrund der kleinen Korngrößen Pyrophorizität des Wolframpulvers auf, so daß zusatzliche Verfahrensschritte zur Desaktiviarung des Wolframpulvers mit CO, Nj, Ar bei gleichzeitigem Vorhandensein niedriger Sauerstoffpartialdrücko Im Desaktivierungsgas notwendig werden. Dabei sind die von der elektronischen Industrie geforderten kleinen Saucrstoffgehalte des Wolframpulvers ohne nachträgliche Wärmebehandlung mit unerwünschtem Kornwachstum nicht realisierbar. Die über Halogenidreduktion erhaltenen Wolframpulver weisen außerdem merkliche Mengen an Resthalogenen auf, die zu zusätzlichen Störungen in elektronischen Bauelementen führen. Die Charakterisierung von Wolframfeinstpulvern erfolgt durch bekannte Methoden der chemischen Analyse, der Korngrößenbestimmung mit dem Fisher-Untersiebklassierer und der Sedimentationsanalyse. Eine endgültige Aussage über die Qualitätspartimeter von hochreinem Wolframfeinstpulver ist damit erst nach ihrer Fertigstellung möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes für den technischen Betrieb geeignetes einstufiges Herstellungsverfahren für Wci'rärrtfsinsipüivorfürdie Anwendung Io dar ölaktrunliC'iBn Industrie, besonders für Kätüdönsysieme von Farbbildröhren und Dickschicht pastentechnologie anzugeben, das Produktqualität und Verfahrensökonomie miteinander verbindet.

Darlegung lies Wesens der Erfindung

Der Erfindung Mögt die Aufgabe zugrunde, die Wasserstoff reduktion zur Herstellung von Wolframfeinstpulver so durchzuführen, daß unerwünschtes Kornwachstum, Kontamination und Pyrophorizität vermieden werden und damit die in bekannten Verfahren übliche Nachbehandlung zu deren Beseitigung entfallen kann.

Eriindungs.gemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Ausgangsmaterial hochreines Wolframoxidhydrat (WO₃ · χ H₂O) mit einer spezifischen Oberfläche von 5,5 m² · g~' bis 85m² g"¹ eingesetzt wird, das mittels Wasserstoff mit einem τ-Punkt von -60*C bei Temperaturen von maximal 800"C flachen, ebenen Schüttungen von 1-3mm Stärke zu Wolframpulver mit Korngrößen kleiner 1 μπι reduziert wird. Das so hergestellte Wolframpulver weist Korngrößen auf, die umgekehrt proportional zur spezifischen Oberfläche des Ausgangsmaterials sind, keine Pyrophorizität zeigen und ohne Qualitätsmängel in der

elektronischen Industrie verarbeitbar sind. Die Partikelgröße des erfindungsgemäß hergestellten Wolframpulvers ist umgekehrt proportional zur spezifischen Oberflache des Ausgangsmaterials WOj · χ H]O und läßt sich analytisch ausdrücken durch:

KG = a · 0-' - b mit 0 - spezifische Oberfläche des WO₃ χ H₂O in rn^J g~'

a - Konstante 14,4

b - Konstante-1,2pm

KG - Korngröße des Wolframfeinstpulvers in μηη

Unterschreitet die spezifische Oberfläche des Ausgangsmaterials den Wert von 5,5m² g~\ so werden Korngrößen- und Korngrößenverteilungsforderungen nicht mehr erfüllt und die Pulver neigen bei der Pastenverarbeitung zur Entwicklung. Überschreitet die spezifische Oberfläche des Ausgangsmaterials den Wert von 8,5m¹ · g~\ so ist das entstehende Wolframpulver pyrophor und muß nachfolgend desaktiviert werden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung können frühzeitig Aussagen über die morphologisch-granulometrischen Eigenschaftsparameter von Wolframfeinstpulvem nicht nur getroffen werden, sondern sie können gezielt dem jeweiligen Verwendi ngszweck entsprechend eingestellt werden.

AusfOhrungsbelsplele

1. Wolframoxidhydrat mit einer spezilischen Oberfläche von 6,8m² g~' und folgenden Verunreinigungsgehalten (K-8ppm, Na-3pprrs, Cs-Sppm, Fe-5ppm, Mo-2Qppm, Si-3ppm, Al-Sppm) wird bei einer Einwaage von 40Og und einer Schütthöhe von 2 mrn in einem Rohrofen unter trocknem Wasserstoff reduziert. Die Temperaturen des 3zonigen Ofens betragen T « 700-750-800°C, die Hj-Menge beträgt 60m³ · h~\ die Schubgeschwindigkeit 1,6cm · min"¹ und die Reduktionsz6it t = 13 h. Das so hergestellte Wolframpulver hat eine mittlere Korngröße von 0,95Mm, wobei der Anteil an Pulverkörnern kleiner 1 pm mindestens 50% beträgt. Die aus dem erfindungsgemäßen Wolframpulver hergestellten Pasten zeigen gleichmäßiges Sedimentationsverhalten und lassen sich gut versprühen und sintern.

2. Wolframoxydhydrat mit einer spezifischen Oberfläche von 7,3 m² g"¹ und gleichen Verunreinigungsgehalten wie im Ausführungsbeispiol 1) wird unter gleichfalls identischen Reduktionsbedingungen reduziert. Das so hergestellte Wolframpulver weist eine mittlere Korngröße von 0,78 pm auf, wobei der Anteil an Pulverkörnern kleiner 1 pm mindestens 65% beträgt. Die aus dem erfindungsgemäßen Wolframpulver hergestellten Pasten zeigen sehr homogenes Sedimentationsverhalten und eignen sich hervorragend für die Versprüh- und Sintertechnologie in d), elektronischen Industrie.

3. Wolframoxidhydrat mit einer spezifischen Oberfläche von 8,2 m² g~" und gleichen Verunreinigung .gehalten wie in den Ausführungsbeispielen 1) und 2) wird unter identischen Reduktionsbedingungen reduziert. Das so hergestellte Wolframpulver weist eine mittlere Korngröße von 0,60pm auf, wobei der Anteil an Pulverkörner,) kleiner 1 pm mindestens 75% beträgt. Die aus dem erfindungsgemäßen Wolframpulver hergestellten Pasten zeigen optimales Sedimentationsverhalten, eignen sich hervorragend zum Versprühen und weisen sehr gute Sintereigenschaften bei niedrigen Temperaturen auf.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Wolframfeinstpulver mit spezifischen granulometrischmorphologischen Eigenschaften aus Wolframoxidhydrat (WO₃ · χ H₂O), das mittels Wasserstoff in flachen Schüttungen zu Wolframfeinstpulver mit Korngrößen im Subminiaturbereich reduziert wird, dadurch gekannzeichnet, daß als Ausgangsmaterial hochreines Wolframoxidhydrat (WO₃ · χ H₂O) mit einer spezifischen Oberfläche von 5,5 m² · g"¹ bis 8,5 m² · g"¹ eingesetzt wird, das mittels Wasserstoff mit einem τ-Punkt von -60⁰C bei Temperaturen von maximal 800⁰C in flachen ebenen Schüttungen von f-3mm Stärke reduziert wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wolframfeinstpulver hoher Reinheit und definierter morphologisch granulometrischer Eigenschaften, Insbesondere für den Einsatz in Katodanoystemen von Farbbildröhren und in dei Dictochichtpastentechnologie.