DE235213C

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Publication number: DE235213C
Application number: DENDAT235213D
Authority: DE
Priority date: 1905-06-20
Also published as: DE235669C; DE183702C; DE181992C; FR367124A; DE231886C; DE181991C; FR12482E

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

In dem Patent 181991 ist ein Verfahren zur Darstellung von Aluminiumstickstoffverbindungen beschrieben, nach welchem Aluminiumcarbid, vorteilhaft in gepulvertem Zustande, bei erhöhter Temperatur der Einwirkung von Stickstoff ausgesetzt wird, wobei das Aluminium- \ carbid zwecks schnellerer Aufnahme des Stickstoffes auch mit Kohle gemischt sein kann.
Die Erfindung betrifft nun Verbesserungen dieses Verfahrens, welche eine erheblich stärkere Stickstoffaufnahme des Aluminiumcarbids bezwecken.

Dieser Erfolg kann zunächst dadurch herbeigeführt werden, daß dem Aluminiumcarbid Kupfer, Aluminium, Eisen oder Gemische bzw. Legierungen derselben zugesetzt werden. Von den genannten Metallen hat Aluminium selber die Fähigkeit Stickstoff, zu binden, so daß, wenn dem Aluminiumcarbid Aluminium , beigemischt wird, das Aluminium bei der Stickstoffbehandlung naturgemäß durch Stickstoff abgesättigt wird, wodurch auch dieser vom Aluminium gebundene Stickstoff sich in der Analyse bemerkbar macht. Versuche, die bei gewissen niedrigeren Temperaturen kaum eine Bindung von 6 Prozent Stickstoff (auf den Carbidgehalt des technischen Carbids bezogen)

φ, ergaben, lieferten, wenn dem Aluminiumcarbid bei denselben Temperaturen 1 Prozent metallisches Aluminium zugesetzt wurde, eine Bindung von mehr als 15 Prozent Stickstoff. Eine geringe Menge von metallischem Aluminium 35

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genügt also, um die Aufnahmefähigkeit des Aluminiumcarbids für Stickstoff außerordentlich zu erhöhen. Ganz ähnlich verhält es sich mit einem Zusatz von Kupfer und Eisen, welche selber weniger Neigung haben, sich direkt mit Stickstoff zu verbinden. Vielleicht hat die Verdünnung des Aluminiumcarbids durch die genannten Metalle, die übrigens auch in Form von Legierungen angewendet werden können, zur Folge, daß der Stickstoff leichter zu den einzelnen Teilen des Aluminiumcarbids gelangen kann. Möglicherweise ist auch die leichtere Stickstoffaufnahme darauf zurückzuführen, daß die Beimischungen ein Zusammenkleben des Aluminiumcarbids verhindern. Auch können irgendwelche anderen physikalischen oder chemischen Umstände von Einfluß sein. Tatsächlich wird die Fähigkeit, Stickstoff aufzunehmen, durch die genannten Zusätze erheblich gesteigert.

Eine ähnliche Steigerung ergibt sich ferner, wenn man dem Aluminiumcarbid Tonerde oder Aluminiumchlorid zusetzt; auch diese Zustände führen zu besserer Ausbeute an Stickstoff. Letztere Reaktion läßt sich durch die Gleichung

Al^ C₃ + Al₂ O₃ + 6 N = 6 Al N + 3 C 0

ausdrücken.

Nach dem Zusatzpatent 183702 läßt sich das Verfahren gemäß dem Hauptpatent 181991 dadurch verbessern, daß ein Gemisch von Ton-

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erde oder Tonerde enthaltenden Verbindungen und Kohle in geeigneten Erhitzungsvorrichtungen in Gegenwart von Luft oder Stickstoff erhitzt wird, bis eine Bildung von Aluminiumcarbid, zweckmäßig jedoch nur teilweise, erfolgt, worauf die Masse, vorteilhaft gepulvert, bei erhöhter Temperatur der Einwirkung von Stickstoff ausgesetzt wird.

Versuche haben nun ergeben, daß es noch

ίο vorteilhafter ist, dem Gemisch von Tonerde und Kohle Kupfer oder Eisen zuzusetzen. Wird ein solches Gemisch in Gegenwart von Stickstoff oder Luft bis zur teilweisen Bildung von Aluminiumcarbid erhitzt, so erhält man neben Aluminiumcarbid eine mit Stickstoff weit mehr

, gesättigte Tonerde-Kohlemasse als bei Verwendung kupfer- oder eisenfreier· Tonerde-Kohle. Diese Massen werden dann pulverisiert und nochmals mit Stickstoff behandelt.

Dieses soeben beschriebene Verfahren ist von dem des Zusatzpatentes 183702 insofern vorteilhaft unterschieden, als es bei einer besseren Ausbeute sich billiger stellt. Der Metallzusatz begünstigt offenbar die Carbidbildung und führt zu größerer Ausbeute an Carbiden, womit die reichlichere Stickstoffbindung zusammenhängt. Dies wird verständlich, wenn man den zur Carbidbildung führenden Reaktionsgang verfolgt. Der Carbidbildung geht nämlich mit großer Wahrscheinlichkeit die Abscheidung von Aluminiummetall voraus, das sich dann, wenn noch Kohle vorhanden ist, mit ihr zu Carbid verbinden kann. Bekanntlich wird aber die Abscheidung von Aluminiummetall aus Tonerde mit Hilfe von Kohle durch Kupfer oder Eisen ganz wesentlich begünstigt.

Beispielsweise wird eine innige Mischung von 20 Gewichtsteilen reiner Tonerde und 12 Gewichtsteilen gasarmer Kohle mit einem Gewichtsteil Gußeisenpulver bei Gegenwart von Stickstoff im elektrischen Widerstandsofen auf 2000⁰ erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Masse fein gepulvert und in demselben oder einem ähnlichen Ofen wiederum bei Anwesenheit von Stickstoff auf 1600 bis 1800° erhitzt. Das Produkt ist ein nahezu reines Aluminiumnitrid, dem das Eisen als Metall beigemengt ist.

Die auf· eine der obigen' Weisen dargestellten Aluminiumstickstoffverbindungen lassen sich als Nitride ansehen, jedoch sind sie wahrscheinlich nicht einheitlich. In Betracht kommt hier das Verhalten der erhaltenen Reaktionsmassen gegen Wasser. Ein Teil des Stickstoffes spaltet sich nämlich schon an feuchter Luft, ein weiterer Teil mit kochendem Wasser als Ammoniak ab, während der Rest erst mit Wasser von über 100 ° C, am besten im Autoklaven, als Ammoniak abgespaltet wird. Eine Verbindung, welche 15 Prozent Stickstoff enthielt, verlor z. B. beim Kochen mit Wasser in der ersten Stunde 4,3 Prozent, nach fernerem Kochen innerhalb 12 Stunden noch weitere 2 Prozent Stickstoff, und selbst nach achttägigem Kochen war die Masse noch nicht frei von Stickstoff. Beim Kochen unter Druck in einem Autoklaven erfolgt indessen die Abspaltung des gesamten Stickstoffes rasch und fast spontan unter quantitativer Umwandlung des Stickstoffes in Ammoniak.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Aluminiumstickstoffverbindungen nach Patent 181991, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumcarbid zwecks besserer Stickstoffbindung zuerst mit Kupfer, Eisen oder Aluminium, mit Gemischen oder Legierungen derselben vermengt und dann bei erhöhter Temperatur der Einwirkung von Stickstoff oder Stickstoff enthaltenden Gasen ausgesetzt wird.

2. Abänderung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß , an Stelle der genannten Metalle Tonerde oder Aluminiumchlorid oder beide zusammen dem Aluminiumcarbid zugesetzt werden.

3. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Tonerde und Kohle unter Zusatz von Kupfer oder Eisen in Gegenwart von Stickstoff so hoch erhitzt wird, daß sich teilweise Aluminiumcarbid bildet, worauf die Masse gepulvert und nochmals mit Stickstoff nachbehandelt wird.