DE2511650A1 - METHOD FOR MANUFACTURING ALUMINUM OXYDE WHISKEERS - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING ALUMINUM OXYDE WHISKEERSInfo
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Description
Dr. Hü'jo Wi'cken „ ft-Ä Dr. Hü'jo Wi'cken " ft-Ä
DIPI.-C--.V,,. ::-. V >;>nj Laufer 2511650DIPI.-C -. V ,,. :: -. V>;> nj Laufer 2511650
24 L^uCV , Ltii.i SlraJa 52-5424 L ^ uCV, Ltii.i SlraJa 52-54
Anmelder; Hepworth & Grandage Limited, St. John's Works, Bradford 4, Yorkshire, GroßbritannienApplicant; Hepworth & Grandage Limited, St. John's Works, Bradford 4, Yorkshire, UK
Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd-WhiskernProcess for making alumina whiskers
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Aluminiumoxyd in Faserform, welches Material unter der Bezeichnung Aluminiumoxyd-Whisker bekannt ist. Solche Whisker bestehen aus einzelnen KristallenThe invention relates to the production of alumina in Form of fiber, which material is known as alumina whisker. Such whiskers consist of individual crystals
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aus Aluminiumoxyd mit einem Querschnitt von weniger als 5 χ 10 mm und einem Aspektverhältnis von mehr als 10: 1. Diese Whisker sind als Verstärkungsmaterial für Metalle von Bedeutung.Made of aluminum oxide with a cross-section of less than 5 χ 10 mm and an aspect ratio greater than 10: 1. These whiskers are important as reinforcement material for metals.
Es sind Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd-Whiskern bekannt, z.B. werden derartige Whisker durch gesteuerte bzw. kontrollierte Oxydation von flüssigem Aluminium hergestellt, wobei ein Gemisch aus Sauerstoff und einem Gas, welches nicht mit dem Aluminium reagiert, über die Oberfläche von flüssigem Aluminium geleitet wird. Die Aluminiumoxyd-Whisker werden auf der Oberfläche des flüssigen Aluminiums gebildet, werden dabei aber gewöhnlich durch klei· ne Aluminiumkügelchen verunreinigt.There are known processes for the production of alumina whiskers, For example, such whiskers are produced by the controlled oxidation of liquid aluminum, whereby a mixture made of oxygen and a gas that does not match the aluminum reacts, is conducted over the surface of liquid aluminum. The alumina whiskers are on the surface of the liquid aluminum, but are usually formed by small ne aluminum pellets contaminated.
Ein anderer Vorschlag zur Bildung von Aluminiumoxyd-Whiskern besteht in der Oxydation von gasförmigem Aluminium-Trichlorid mit Kohlenstoffdioxyd in Gegenwart von ausreichend Wasserstoff, um eine Verbindung mit dem in dem Aluminium-Trichlorid vorhandenen Chlorin herzustellen und WasserstoffChlorid zu bilden.Another proposal for the formation of alumina whiskers is the oxidation of gaseous aluminum trichloride with carbon dioxide in the presence of sufficient hydrogen to combine with that present in the aluminum trichloride To produce chlorine and to form hydrogen chloride.
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Die Reaktion wird bei Temperaturen zwischen 1275 und 1700° C durchgeführt. Die physikalische Form des Produktes hängt son dem Grad der Übersättigung des reagierenden Systems mit dem erzeugten Aluminium-Oxyd ab; sie ist jedoch nicht einfach zu steuern und es ist nicht leicht, Whisker aus Aluminium-Oxyd unter wesentlicher Ausschaltung anderer Formen zu erzeugen.The reaction is carried out at temperatures between 1275 and 1700 ° C. The physical form of the product depends on it the degree of supersaturation of the reacting system with the aluminum oxide produced; however, it is not easy to do control and it is not easy to produce whiskers from aluminum oxide with substantial elimination of other forms.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung von AIuminium-Oxyd-Whiskern, die schnell von Einschlüssen befreit werden können, die sich unerwünschterweise in den Whiskern befinden.The object of the invention is the production of aluminum oxide whiskers, which can be quickly freed from inclusions that are undesirably contained in the whiskers are located.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Oxyd-Whiskern vor, welches umfaßt das Inberührungbringeneines innigen Gemisches aus partikelförmigem aluminiumoxydhaltigem Material und partikelförmigen Kohlenstoff mit einem Strom aus gasförmigem Aluminium-Trihalid in einer ersten Reaktionszone, die auf einem angehobenem Temperaturpegel gehalten wird, bei dem eine Reaktion stattfindet, um Aluminium-Monohalid und Kohlenstoffmonoxyd zu bilden, das Transportieren des die genannten Monohalide und Kohlenstoffmonoxyde enthaltenden Produkts zu einer zweiten Reaktionszone, die auf einem niedrigeren Temperaturpegel gehalten wird als die erste Reaktionstemperatur, wobei die niedriger« Temperatur eine solche ist, bei welcher die Umkehrung der Reaktion, die in der ersten Reaktionszone stattgefunden hat, stattfindet unter Bildung eines gasförmigen Stromes, der in bezug auf Aluminiumoxyd übersättigt ist, und unter Bedingungen, die in der zweitenThe present invention provides a method of making alumina whiskers which comprises contacting one intimate mixture of particulate alumina Material and particulate carbon with a stream of gaseous aluminum trihalide in a first reaction zone which is maintained at an elevated temperature level, in which a reaction takes place to form aluminum monohalide and carbon monoxide, transporting the aforesaid Product containing monohalides and carbon monoxides to a second reaction zone which is at a lower temperature level is kept than the first reaction temperature, the lower « Temperature is one at which the reversal of the reaction that has taken place in the first reaction zone takes place below Formation of a gaseous stream which is supersaturated with respect to alumina, and under conditions as in the second
Reaktionszone vorherrschen, sowie unter Ausfällung bzw. Nieder-Predominate reaction zone, as well as with precipitation or precipitation
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schlag der gewünschten Whiskerform aus Aluminium-Oxyd. —strike the desired whisker shape from aluminum oxide. -
Das erfindungsgemäße Verfahren hängt vom Ablauf der folgenden Reaktion ab:The method according to the invention depends on the course of the following reaction:
Al2O3 + 3C + AlX3 3AlX + 3CO (I)Al 2 O 3 + 3C + AlX 3 3AlX + 3CO (I)
wobei X ein Halogenelement ist. Der Ablauf einer solchen Reaktion ist aufgrund von thermochemisehen Verhältnissen aufgestellt worden, jedoch ist bisher der experimentelle Nachweis dafür nur in geringem Umfange durchgeführt worden. Es wurde nun festgestellt, daß diese Reaktion nicht nur stattfindet bei höheren Temperaturen in der Größenordnung von 1400 bis 1800 C, sondern daß weiter bei Verringerung der Temperatur um ungefähr 200 bis 400° C, so daß die Temperatur unter 1400° C liegt, die umgekehrte Reaktion stattfindet unter Abscheidung von Aluminium-Oxyd-Whiskern und Ausfällung von Kohlenstoff. Das Halogen X besitzt wünschenswerterweise keine größere Atomordnungszahl als 53 und ist vorzugsweise ein Clorin oder Bromin.where X is a halogen element. The course of such a reaction is established on the basis of thermochemical conditions has been, however, the experimental evidence for this has so far only been carried out to a small extent. It was now found that this reaction not only takes place at higher temperatures of the order of 1400 to 1800 C, but that further when the temperature is reduced by about 200 to 400 ° C so that the temperature is below 1400 ° C, the the reverse reaction takes place with the deposition of aluminum oxide whiskers and precipitation of carbon. The halogen X desirably does not have a larger atomic number than 53 and is preferably a chlorine or bromine.
Da es gewünscht wird, daß die erzeugten Aluminum-Oxyd-Whisker so frei wie möglich sind von Einschlüssen, wird es vorgezogen, gasförmiges, anhydrides Aluminium-Trihalid von seinen Elementen in einer Vorreaktionszone zu bilden durch Leiten eines Gemisches des Dampfes des entsprechenden Halogengases und eines inerten Trägergases über ein Bad aus flüssigem Aluminium von hoher Reinheit, wobei das Trägergas aus inerten Gasen der Atmosphäre bestehen kann, z.B. aus Helium oder Argon oder einem geeignetem Gemisch daraus. Eine zu empfehlende Reaktionstemperatur liegtSince it is desired that the produced aluminum oxide whiskers are as free as possible from inclusions, it is preferred to use gaseous anhydride aluminum trihalide of its elements to be formed in a pre-reaction zone by passing a mixture of the vapor of the corresponding halogen gas and an inert one Carrier gas through a bath of liquid aluminum of high purity, the carrier gas being made up of inert gases in the atmosphere can consist, e.g. of helium or argon or a suitable mixture thereof. A recommended reaction temperature is
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bei etwa 700° C, wobei Experimente gezeigt haben, daß diese Temperatur unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der alle Aluminiummonohalide vorhanden sind. Das resultierende Gemisch aus dieser Reaktion wird dann über einen erhitzten, ungeschmolzenen Körper aus Aluminium geleitet, der eine große Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen aufweist, z.B. in der Form einer oder mehrerer Spulen, um zu sichern, daß kein unreagiertes Halogen in dem Gasgemisch vorhanden ist, welches zu der ersten Reaktionszone geleitet wird.at about 700 ° C, which experiments have shown that this Temperature is below that temperature at which all aluminum monohalides are present. The resulting mixture from this reaction is then passed over a heated, unmelted body of aluminum, which has a large surface in the Ratio to its volume, for example in the form of one or more coils to ensure that no unreacted Halogen is present in the gas mixture which is sent to the first reaction zone.
In der ersten Reaktionszone wird der Dampf aus Aluminiumtrihalid, welchem Inertgas zugemischt ist, über eine oder mehrere Schichten aus einem innigen Gemisch aus fein zerteiltem, aluminxumhaltigen Material und Kohlenstoff geleitet, welches in den stöchiometrischen Verhältnissen vorhanden ist, welche für die vorgenannte Gleichung I erforderlich sind. Die Temperatur in der ersten Reaktionszone liegt zweckmäßig zwischen 1400 und 1800° C, vorzugsweise zwischen 1500 und 1700° C, wobei die höheren Temperaturen mit schnelleren Strömungsraten ___ der Reaktanden durch die erste Reaktionszone benutzt werden. Die Strömungsrate des Inertgases durch die Reaktionszonen und die Konzentration von Aluminiumtrihalid darin sollte derart sein, um zu sichern, daß das Inertgas unter den vorherrschenden Bedingungen leicht mit Aluminiumoxyd übersättigt wird, um Bedingungen zu schaffen, die der Abscheidung bzw. : dem Niederschlag von Aluminiumoxyd in Whiskerform förderlichIn the first reaction zone the vapor is made of aluminum trihalide, which inert gas is admixed, over one or more layers of an intimate mixture of finely divided, aluminxumhaltigen material and carbon passed, which is present in the stoichiometric proportions, which for the aforementioned equation I are required. The temperature in the first reaction zone is expediently between 1400 and 1800 ° C, preferably between 1500 and 1700 ° C, where the higher temperatures with faster flow rates ___ the reactants can be used through the first reaction zone. The flow rate of the inert gas through the reaction zones and the concentration of aluminum trihalide therein should be such as to ensure that the inert gas is below the prevailing Conditions is slightly oversaturated with aluminum oxide in order to create conditions that are conducive to deposition or deposition. : conducive to the precipitation of aluminum oxide in the form of whiskers
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« R W*«R W *
ist, und zwar nach der Reaktion mit dem Aluminiumoxyd und dem Kohlenstoff mit der auftretenden Bildung von Aluminiummonohalid und nachfolgender Kühlung in der zweiten Reaktionszone mit der Umkehrung derjenigen Reaktion, die in der ersten Reaktionszone stattgefunden hat. Wenn das Inertgas zu übersättigt wird, beginnt sich ein Gemisch aus Whiskern und Plättchen aus Aluminiumoxyd niederzuschlagen, und je größer der Grad der Übersättigung ist, je größer ist das Verhältnis der niedergeschlagenen Plättchen. Die Plättchen können so klein sein, daß sie bei sehr wesentlichen Übersättigungsgraden der Puderform gleichen, und dies sollte vermieden werden.after the reaction with the aluminum oxide and the carbon with the formation of aluminum monohalide and subsequent cooling in the second reaction zone with the reverse of the reaction that occurred in the first Reaction zone has taken place. When the inert gas becomes too supersaturated, a mixture of whiskers and platelets begins precipitate from aluminum oxide, and the greater the degree of supersaturation, the greater the ratio of knocked down platelets. The platelets can be so small that, with very substantial degrees of supersaturation, the Powder form and this should be avoided.
Die optischen Eigenschaften der erzeugten Aluminiumoxyd-Whisker offenbaren, daß diese einzelne Kristalle bilden und daß, wenn andere einzelne Kristalle wachsen, die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn sie in einem leicht übersättigten Medium wachsen. Es ist eine Mehrzahl von Variablen gegeben und mit jeder bestehenden Vorrichtungsform werden einige vorhergehende Experimente notwendig sein, um die optimalen Bedingungen in jedem einzelnen Fall herauszufinden.The optical properties of the alumina whiskers produced reveal that they form single crystals and that if so Other individual crystals will grow; the best results will be obtained when placed in a slightly oversaturated medium grow. A plurality of variables are given, and with each existing form of device, some become precedent Experiments may be necessary to find out the optimal conditions in each individual case.
Daher wird bei Durchführung vorhergehender Experimente die Erzeugung eines Gemisches aus Whiskern und Plättchen aus Aluminiumoxyd, bei welchem Plättchen oder puderförmiges Aluminiumoxyd vorherrschen, in der kühleren zweiten Reaktionszone anzeigen, daß unter den Bedingungen des Experimentes ein zu großer über-Therefore, if the previous experiments are carried out, the production of a mixture of whiskers and platelets of aluminum oxide, indicate which platelets or powdery aluminum oxide predominate in the cooler second reaction zone, that under the conditions of the experiment too much excess
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Sättigungsgrad des in die kühlere Zone eintretenden Gasstromes eingetreten ist und daß die Bedingungen geändert werden müssen, um dieses Eintreten zu verhindern, z.B. entweder durch. Reduzierung des Halogenverhältnisses in dem Gasstrom, der mit dem geschmolzenen Aluminium in Berührung ist, oder durch weniger schnelles Abkühlen der aus der ersten Zone ausströmenden Medien, in der der Aluminium-Trihaliddampf mit dem innigen Gemisch aus Aluminiumoxyd und Kohlenstoff in Berührung ist, oder durch Reduzieren des absoluten Druckes in dem Gasstrom oder durch irgendeine Kombination dieser Maßnahmen.The degree of saturation of the gas flow entering the cooler zone has occurred and that the conditions must be changed, to prevent this occurrence, e.g. either by. Reduction of the halogen ratio in the gas stream associated with the molten Aluminum is in contact, or by less rapid cooling of the media flowing out of the first zone in which the aluminum trihalide vapor is in contact with the intimate mixture of aluminum oxide and carbon, or by reducing the absolute pressure in the gas stream or by any combination of these measures.
Hinsichtlich der verwickelten Temperaturverhälnisse' besteht die zu empfehlende Form des zu verwendenden Kohlenstoffs aus Graphit.With regard to the temperature conditions involved, there is the Recommended form of graphite carbon to be used.
In der zweiten, kühleren Reaktionszone läuft die Reaktion umgekehrt ab, d.h. in bezug auf die vorgenannte Gleichung von rechts nach links, und resultiert in der Bildung von Aluminiumoxyd und Kohlenstoff. Vorzugsweise wird dem Aluminiumoxyd erlaubt, sich durch Kondensation auf der Oberfläche eines Substrates, z.B. eines Bootes, das aus Alpha-Aluminiumoxyd hergestellt ist, niederzuschlagen, wobei sich das Substrat in der ^zweiten Zone befLndet. Der Kohlenstoff trennt und scheidet sich ab in einer Zone, die sich nahe der zweiten REaktionszone befindet, in welcher sich die Aluminiumoxyd-Whisker niederschlagen, wobei sich die beiden Zonen gwöhnlich überlappen. Es ist dann notwendig, den Kohlenstoff von den Aluminiumoxyd-Whiskern zu entfernen, und zwar durch Unterbrechen der Zuführung des Gasstromes, der das Aluminiumtrihalid enthält, und durch Ersetzen dieses Stromes durch einenIn the second, cooler reaction zone, the reaction proceeds in reverse from right to left in relation to the above equation, and results in the formation of aluminum oxide and carbon. Preferably, the alumina is allowed to settle by condensation on the surface of a substrate, e.g. Knock down boats made of alpha alumina with the substrate in the second zone. The carbon separates and deposits in a zone that is close to the second reaction zone in which the alumina whiskers precipitate, the two zones usually overlapping. It is then necessary that To remove carbon from the alumina whiskers by interrupting the flow of gas containing the aluminum trihalide contains, and by replacing this stream with one
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Strom aus sauerstoffenthaltendem Gas, dessen andere Komponenten in bezug auf das sich auf einem angehobenen Temperaturpegel befindende Aluminiumoxyd inert ist, z.B. Stickstoff und/oder andere Inertgase. Die Temperatur sollte auf einem geeigneten Pegel gehalten werden, um den vorhandenen Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonoxyd und/oder Kohlenstoffdioxyd zu oxydieren. Für diesen Zweck sind Temperaturen von 800° C und darüber, z.B. 800 bis 1000° C, geeignet. Auf diese Weise wird der verunreinigende Kohlenstoff in gasförmiges Kohlenstoffmonoxyd und/oder Kohlenstoffdioxyd umgewandelt und diese mit dem Strom aus sauerstoffenthaltendem Gas entfernt.Stream of oxygen-containing gas, its other components is inert with respect to the alumina at an elevated temperature level, e.g., nitrogen and / or others Inert gases. The temperature should be kept at a suitable level to convert the carbon present into carbon monoxide and / or to oxidize carbon dioxide. For this purpose, temperatures of 800 ° C and above, e.g. 800 to 1000 ° C, suitable. In this way the polluting carbon turns into gaseous carbon monoxide and / or carbon dioxide converted and removed with the stream of oxygen-containing gas.
Die zweite, kühlere Reaktionszone kann eine Zone mit abnehmender Temperatur in Strömungsrichtung des Reaktionsgemisches sein. Die Temperatur kann daher von 1400° C an dem einen Ende, das näher zur ersten Reaktionszone liegt, auf 1000 C an dem anderen Ende, das von der ersten Reaktionszone entfernt liegt, abfallen.The second, cooler reaction zone can be a zone with decreasing Be the temperature in the direction of flow of the reaction mixture. The temperature can therefore be from 1400 ° C at one end, the closer to the first reaction zone, to 1000 C at the other end that is away from the first reaction zone, fall off.
Wenn die Reaktion nach der genannten Gleichung I von links nach rechts abläuft, begleitet eine Volumenzunahme die Bildung der Reaktionsprodukte und entsprechend ergibt sich eine Volumenabnahme, wenn die Reaktion von rechts nach links abläuft. Da es jedoch wichtig ist, daß die Reaktion in der ersten Reaktionszone von links nach rechts ablaufen kann, ist es jedoch vorteilhaft, daß ein unteratmosphärischer Druck in der ersten Reaktionszone gehalten wird. Da es am zweckmäßigsten ist, mit einer If the reaction according to the aforementioned equation I proceeds from left to right, an increase in volume accompanies the formation of the Reaction products and accordingly there is a decrease in volume, when the reaction is from right to left. However, since it is important that the reaction in the first reaction zone can proceed from left to right, it is advantageous, however, that a sub-atmospheric pressure is maintained in the first reaction zone. Since it is most convenient with a
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fortlaufenden Strömung von der ersten Reaktionszone zur zweiten Reaktionszone zu arbeiten und wobei diese Zonen im wesentlichen unter derru-selben Druck gehalten werden, ist es vorteilhaft, beide Zonen auf einem unteratmosphärischen Druck zu halten. Es wird vorgezogen, die Zonen auf einem Druck von weniger als 0,5 absolutem Atmosphärendurck zu halten. Drücke von 0,05 bis 0,50 des Atmosphärendurcks werden vorzugsweise angewendet.continuous flow from the first reaction zone to the second To operate the reaction zone and with these zones being kept under substantially the same pressure, it is advantageous to both Maintain zones at sub-atmospheric pressure. It is preferred to keep the zones at a pressure less than 0.5 absolute Maintain atmospheric pressure. Pressures from 0.05 to 0.50 atmospheric pressure are preferably used.
Das Verhalten der Alpha-Aluminiumoxyd-Whisker, die in einem Strahl aus polarisiertem Licht betrachtet werden, zeigt an, daß die Whisker vom c-Typ sind, die auf der 0001-Achse (nach Miller-Indices) als einzelne Kristalle gewachsen sind. Dieser Typ weist einen regelmäßigen Sechseckquerschnitt auf. Proben, die un· ter dem Elektronenmikroskop geprüft wurden, hatten ein extrem hohes Aspektverhältnis, nämlich 100 bis 10000 zu 1.The behavior of the alpha-aluminum oxide whiskers that are considered in a beam of polarized light, indicates that the whiskers are C-type, which are grown on the 0001-axis (according to Miller-Indi ces) as single crystals. This type has a regular hexagonal cross-section. Samples that were examined under the electron microscope had an extremely high aspect ratio, namely 100 to 10,000 to 1.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung näher.The following example explains the invention in more detail.
Es wurde eine Charge vorbereitet, die aus einem innigen Gemisch aus drei Gewichtsanteilen Aluminiumoxyd und einem Gewichtsanteil Graphit bestand.A batch was prepared consisting of an intimate mixture of three parts by weight of aluminum oxide and one part by weight Graphite consisted of.
Ein Teil der Charge wurde benutzt, um ein rekristallisiertes Alpha-Aluminiumoxyd-Boot zu füllen, welches in einem rohrartigen Elektroofen untergebracht war. Ein Ende des Ofens wurde mit -— einer Vorrichtung verbunden, die zum Erzeugen von anhydridem Aluminium-Trichlorid konstruiert war, indem Chloringas über flüssiges Aluminium geleitet wurde, während das andere EndePart of the batch was used to fill a recrystallized alpha alumina boat, which was placed in a tubular Electric oven was housed. One end of the furnace was connected to a device capable of producing anhydride Aluminum trichloride was constructed by passing chlorine gas over liquid aluminum while the other end
mit einem Kondensor verbunden war und von dort zu einer Entladeleitung führte. Die Vorrichtung zum Erzeugen von anhydridem Aluminiui Trichlorid war ferner mit einer Versorgungsquelle für inertes Gas verbunden, in diesem Fall Argon. Ebenfalls war eine Vakuumpumpe mit der Vorrichtung verbunden, so daß die gesamte Vorrichtung mit reduziertem Druck betrieben werden konnte.was connected to a condenser and from there to a discharge line led. The device for producing anhydride aluminum Trichloride was also connected to a source of supply of inert gas, in this case argon. There was also a vacuum pump connected to the device so that the entire device could be operated at reduced pressure.
Die zusammengesetzte Vorrichtung wurde zunächst mit Argon ausgeblasen bzw. gereinigt, um Sauerstoff und Feuchtigkeit zu entfernen. Das Aluminiummetall "wurde dann erhitzt, bis es flüssig wurde, während Argon fortgesetzt durchgeblasen wurde, und als das Aluminium vollständig geschmolzen war, wurde Chlorin dem Argon in einem Vorabschnitt z-ugemischt und das Gemisch über das flüssige Aluminium geleitet. An der Oberfläche des Aluminiums fand eine Reaktion statt und das anhydride Aluminium-Trichbrid wurde gebildet, nach seiner Bildung verdampft und von der Argonströmung mitgerissen. Der sich ergebende Strom aus Aluminium-Triclorid wurde dann durch einen Vorheizer geleitet, der bei 1000 C arbeitete, und dann in den rohrartigen Elektroofen eingeführt, der bei 1600° C betrieben wurde, wo der Strom in das innige Gemisch aus Aluminiumoxyd und Graphit diffus eindrang und damit reagierte, um ein Ansteigen bzw. das Entstehen von Aluminiummonochlorid und Kohlenstoffdioxyd zu bewirken. Außer beim Aluminiumoxydboot fiel die Temperatur allmählich ab, und es war in demjenigen Teil der Ofenröhre, die sich in dieser Zone herabgesetzter Temperatur befand, daß hier eine wollige Masse aus Aluminiumoxyd-Whiskern erzeugt wurde und in dichter Nähe dazu ein Niederschlag aus Kohlenstoff, der ein Ende bzw. einen Bereich der wolligen Masse verunreinigte. Es wurde ein Druck von Ογ25 absolutem The assembled device was first purged with argon to remove oxygen and moisture. The aluminum metal "was then heated until it became liquid while argon continued to be bubbled through, and when the aluminum was completely melted, chlorine was mixed with the argon in a preliminary section and the mixture passed over the liquid aluminum. On the surface of the aluminum a reaction took place and the anhydride aluminum trichrome was formed, after its formation vaporized and carried away by the argon flow, the resulting flow of aluminum trichloride was then passed through a preheater operating at 1000 C and then into the tubular electric furnace introduced, which was operated at 1600 ° C, where the current penetrated diffusely into the intimate mixture of aluminum oxide and graphite and reacted with it to cause an increase or the formation of aluminum monochloride and carbon dioxide. Except for the aluminum oxide boat, the temperature gradually fell, and it was in that part of the furnace tube which is lowered in this zone The temperature found that a woolly mass of alumina whiskers was produced here and, in close proximity, a precipitate of carbon which contaminated one end or part of the woolly mass. It became a pressure of Ογ25 absolute
- 1O - 509839/0745- 1O - 509839/0745
- 10 Atmosphärendruck gefahren.- Driven 10 atmospheric pressure.
Die aus dem Ofen ausströmenden Gase wurde gekühlt und durch einen Kondensor geleitet, der im wesentlichen bei 200 C betrieben wurde, von wo das flüssige Aluminium-Trichlorid in einem Sumpf gesammelt und erstarrt wurde. Die rückständigen bzw. Restgase wurden mit Alkali gewaschen und dann in die Atmosphäre abgeleitet.The gases emanating from the furnace were cooled and passed through a condenser operating at essentially 200.degree from where the liquid aluminum trichloride was collected in a sump and solidified. The backward ones or residual gases were washed with alkali and then discharged into the atmosphere.
Der Inhalt des Bootes wurde in einem getrennten Arbeitsgang von Kohlenstoff gereinigt, indem ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff über eine Schale oder einen Behälter aus Aluminiumoxyd geleitet wurde, in welcher bzw. in welchem das Gemisch aus Aluminiumoxyd-Whiskern und verunreinigendem Kohlenstoff placiert wurde, und die Schale bzw. der Behälter wurde in einem Ofen auf ungefähr 1000° C erhitzt, bis sämtlicher Kohlenstoff oxydiert war.The contents of the boat were in a separate operation Purified of carbon by placing a mixture of oxygen and nitrogen over a bowl or container of aluminum oxide was passed in which or in which the mixture of alumina whiskers and contaminating carbon was placed, and the tray or container was heated in an oven to approximately 1000 ° C until all of the carbon was oxidized.
Es wurden andere Versuche durchgeführt bei Temperaturen im Bereich von 1500° C bis 1700° C und bei Drücken von 0,1 bis 1,0 Atmosphärendruck. Es wurden Whisker erhalten, wenn der Partialdruck des Argons größer war als derjenige des anhydriden Aluminiumchlorides, und der Partialdruck sollte vorzugsweise nicht größer sein als 20 % des Gesamtdruckes in der. Reaktionszone. Other experiments were carried out at temperatures ranging from 1500 ° C to 1700 ° C and at pressures from 0.1 to 1.0 atmospheric pressure. Whiskers were obtained when the partial pressure of argon was greater than that of the anhydride aluminum chloride, and the partial pressure should preferably not be greater than 20% of the total pressure in the . Reaction zone.
- 11 509839/0745 - 11 509839/0745
Typische Proben der Aluminiumoxyd-Whisker die nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellt wurden, wobei jede Probe eine größere Dicke als einen Mikrometer aufwies, wurden einzeln verschiedenen mechanischen Tests einschließlich Festigkeitstests unterzogen. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:Typical samples of the alumina whiskers made after the proposed Procedures made in which each sample was greater than one micrometer thick were individually different mechanical tests including strength tests. The following results were obtained:
Durchschnittliche Bruchdehnung: 1,20 %,Average elongation at break: 1.20%,
durchschnittliche Bruchfestigkeit: 5,52 GN/mAverage breaking strength: 5.52 GN / m
RMS-Durchmesser: 2,86 Mikrometer · .RMS diameter: 2.86 microns.
Wahre Elastizität (Elastizitätsmodul E); 460,9 GN/mTrue elasticity (Young's modulus E); 460.9 GN / m
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Claims (5)
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