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Verfahren zur Herstellung von Hartstoffpulvern Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hartstoffpulvern, die im wesentlichen
aus gegebenenfalls Sauerstoff enthaltenden Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden
bestehen, sowie die nach diesem Verfahren erhaltenen Hartstoffpulver.
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Es wurde gefunden, dass man auf einfache Weise Hartstoffpulver herstellen
kann, die im wesentlichen aus gegebenenfalls Sauerstoff enthaltenden Carbiden, Nitriden
und/oder Carbonitriden des Eisens, Kobalts, Nickels, Bors, Aluminiums, Siliziums
oder der Uebergangs elemente der Nebengruppen 3 bis 6 des Periodischen Systems bestehen,
indem man Eisen, Kobalt, Nickel, Bor, Aluminium, Silizium oder Uebergangselemente
der Nebengruppen 3 bis 6 des Periodischen Systems oder Derivate davon, gegebenenfalls
in Gegenwart von weiteren Zusätzen, mit Kohlenstoff und Stickstoff liefernden Substanzen
zur Reaktion bringt, wobei als Kohlenstoff- und Stickstofflieferant mindestens eine
Verbindung der Formel I
verwendet wird, worin Y =N-, =CH- oder =C-Halogen, eines von X1, X2 und X3 Wasserstoff
, Halogen, Alkyl, Phenyl,
und die beiden anderen unabhangig voneinander Halogen, -CN,
darstellen, R1, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Halogenalkyl,
Cyanalkyl, Aminoalkyl, Alkylaminoalkyl, oder Alkenyl, R2 Alkyl, Halogenalkyl, Cyanalkyl,
Aminoalkyl, Alkylaminoalkyl oder Alkenyl und R5 Wasserstoff oder Alkyl bedeuten,
und definitionsgemässe Alkylgruppen 1 bis 4, die Alkylteile in substituierten Alkylgruppen
je 2 bis 4 und Alkenylgruppen je 3 oder 4 Kohlenstoffatome aufweisen.
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Durch X1, X2, X3 oder R1, R2, R3, R4 und R5 dargestellte Alkyl- oder
Alkenylgruppen können geradkettig oder verzweigt sein. Halogen bedeutet Fluor, Brom
oder Jod, insbesondere jedoch Chlor.
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Beispiele definitionsgemässer Alkylgruppen X1 bis X3 oder R1 bis R5
sind die Methyl-, Aethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sek-Butyl- und tert-Butylgruppe.
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Als durch X1, X2 oder X3 dargestellte Reste
oder
kommen beispielsweise die folgenden in Betracht:
Als Verbindungen der Formel T werden solche bevorzugt, worin Y
=N- oder =C-Halogen, eines von X1, X2 und und Halogen, -CN, -NH2,
oder
und die beiden anderen unabhängig voneinander Halogen,
oder
darstellen, wobei R1, R3, R4 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Alkyl
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R2 Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Alkenyl
mit 3 oder 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.
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Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin Y =N- ,
eines von X1, X2 und X3
oder
und die beiden anderen unabhängig voneinander Chlor,
oder
darstellen, sowie Verbindungen der Formel I, worin Y =N- und X1, X2 und X3 unabhängig
voneinander
oder
darstellen, wobei R1und R5 Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
R2 Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Alkenyl mit 3 oder 4 Kohlenstoffatomen
und R3 und R4 Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.
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Die Verbindungen der Formel 1 sind bekannt oder können auf bekannte
Weise hergestellt werden. Als spezifische Verbindungen der Formel 1 seien genannt:
2,4,5,6-Tetrachlorpyriniidin,
2,4,6-Tribrom- oder -Trichlorpyrimidin, 2,4-Dichlorpyrimidin, 2,4-Dichlor-6-methyl-,
-6-isopropyl- oder -6-phenylpyrimidin, 2,4-Dibrom-6-cyanpyrimidin, 2-Chlor-4-n-butyl-6-methylaminopyrimidin,
2-Chlor-4,6-di-äthylamino-pyrimidin, 2-Chlor-2,4-bis(dimethylamino) -pyrimidin,
2,4,6-Tris-methylamino-pyrimidin, 2,6-Bis(dimethylamino)-5-cyano-pyrimidin, 2-Propyl-2,4-di-isopropylamino-pyrimidin,
2-Chlor-4,6-bis (-cyanäthylamino) -pyrimidin, 2-Chlor-4,6-bis-(ß-bromäthylamino)-pyrimidin,
2,4-Dichlor-6-(ß-dimethylamino-Sthylamino)-pyrimidin, 2-Chlor-4,6-diallylamino-pyrimidin,
2-Chlor-4,6-di-hydrazino-pyrimidin, 2-Brom-4-äthyl-6-äthylhydrazino-pyrimidin, 2
>4,6-Trichlor-oder -Tribrom-s-triazin, 2,4-Dichlor-6-n-butyl-s-triazin, 2,4-Dichlor-6-phenyl-s-triazin,
2-Chlor-4,6-di-äthylaminos-triazin, 2,4-Dichlor-6-methylamino-, -6-diäthylamino-und
-6-di-isopropylamino-s-triazin, 2-Chlor-4,6-di-methylamino-s-triazin, 2-Chlor-4,6-di-n-butylamino-s-triazin,
2-Chlor-4,6-bis (diäthylamino) - und -(di-isopropylamino) -5-trlazin, 2,6-Dichlor-4-(P-cyanoäthylamino)-s-triazin,
2-Chlor-4-isopropylamino-6-allylamino-s-triazin, 2,4-Diamino-6-methallylamino-s-triazin,
2 ,4-Diamino-6-cyano-s-triazin, 2,4-dichlor-6-äthylaminomethylamino-s-triazin, 2-Dipropylamino-4,6-di-hydrazino-s-tnazin,
2,4-Di-isopropylamino-6-methylhydrazino-s-triazin, 2,4-Bis-(dimethylamino)-6-[N,N-bis-(aminoä'thyl)
j-hydrazino-s-triazin, 2,4,6-Tris-(diäthylamino) -s-triazin, 2,4-Bis-(diäthylamino)-6-dimethylamino-s-triazin,
2,4-Bis-(diSthylamino)-6-isopropylamino-s-triazin, 2,4-Bis-(dimethylamino) -6-n-butylamino-s-triazin,
2,4-Bis-(dimethylamino) -6-(l-methylhydrazino) -s-triazin, 2-Chlor-4,6-bis-(p bromäthylamino)
-s -triazin.
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Als Uebergangselemente aer Nebengruppen 3 bis 6 des Periodischen Systems
kommen im erfindungsgemässen Verfahren beispielsweise Titan, Zirkonium, Hafnium,
Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Plutonium und Uran in Betracht.
Bevorzugte Elemente sind Eisen, Uran, Tantal, Vanadium und Wolfram, insbesondere
jedoch Bor, Aluminium, Silizium und Titan.
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Das Eisen, Kobalt, Nickel, Bor, Aluminium, Silizium und die Uebergangselemente
der Nebengruppen 3 bis 6 des Periodischen Systems können in an sich beliebiger Form,
d.hc in elementarer Form oder in Form von Derivaten eingesetzt werden.
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Geeignete Derivate sind beispielsweise: - Oxide und Oxidhydrate, wie
Bortrioxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titandioxid, Hafniumoxid, Vanadium(V)oxid,
Niob(V)oxid, Tantal(V)oxid, Chromoxid, Chromtrioxid, Molybdän(VI)oxid, Wolfram(VI)oxid,
Borsäure, Wolframsaure und Aluminiumhydroxid; - Alkoxide, bevorzugt solche mit 1-4
Kohlenstoffatomen, wie Aluminiummethylat, Aluminiumäthylat, Zirkonpropylat und Zirkonbutylat;
- Hydride und komplexe Hydride, wie Siliziumhydrid (SiH4), Titanhydrid (TiH2), Uranhydrid
(UH3), Zr(BH4)4 und Borane; - Carbonyle, wie Chrom-, Molybdän- und Wolframhexacarbonyl,
Eisenpentacarbonyl [Fe(CO)51; Carbonylhydride, wie FeH2fcO)29 Alkyl- und Arylderivate,
vor allem vor allem Bortrialkyles Bor-rearyle, Aluminiumtrialkyle, Ti-½-antc trSaifLe
sowie
Alkyl- und Arylsilane, wie Bortriäthyl, Bortriphenyl, Triäthylaluminium,
Tri-n-butylaluminium, Tetraäthyltitan, Tetramethyl- und Tetraäthylsilan, Triphenylsilan;
Haloensilane, Alkylhalogensilane und Arylhalogensilane, wie Methyl-dichlorsilan,
Trichlorsilan, Methyl-trichlorsilan, Aethyl-trichlorsilan, Phenyl-trichlorsilan,
Trimethyl-chlorsilan; - Oligo- und Polysiloxane, wie Hexamethyldisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan,
Dimethylpolysiloxane; silazane, vor allem solche, die durch Umsetzung von Halogensilanen,
Alkylhalogensilanen oder Arylhalogensilanen der oben erwähnten Art mit Ammoniak,
Aminen, Amiden, Hydrazinen und Hydraziden erhalten werden.
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In Betracht kommen insbesondere Umsetzungsprodukte mit Ammoniak,
aliphatischen Mono- und Diaminen, wie Methylamin, Aethylamin, n-Propylamin, n-Butylamin,
Dimethylamin, Aethylendiamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin; cycloaliphatischen
Aminen, wie Cyclopropylamin; aromatischen Mono- oder Diaminen, wie Anilin, Methylanilin,
Diphenylamin, Naphthylamin, Toluidin, Phenylendiamin; Amiden von aliphatischen Carbonsäuren,
wie Formamid, Oxamid; Cyanamid;Dicyandiamid; Harnstoff; Thioharnstoff; Hydrazin,
Phenylhydrazin und Alkylhydrazinen, wie Methylhydrazin; aliphatischen Carbonsäurehydraziden,
wie Acetylhydrazid; N-Heterocyclen, wie Pyrrol, Pyrrolidin, Pyrrolidon, Indol, Pyrazol,
Imidazol, Triazol, Aminopyridin, Piperazin, amino-substituierte Triazine und Pyrimidine;
- Ester, wie Wolframsäuretrimethylester und Borsäuretrimethylester;
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B(NHCONH2)3; - Acetate, wie Chromacetat; - Acetylacetonate, wie Chromacetylacetonat,
Vanadium(III)-acetylacetonat; - Salze, beispielsweise Sulfate, wie Aluminiumsulfat,
Eisen(II)- und Eisen(III)sulfat, Titansulfat, Chromsulfat; Oxysulfate, wie Vanadylsulfat
(VOSO4); Sulfide, wie Eisen(II)sulfid (Pyrit) und Molybdän(IV)-sulfid; Phosphate,
wie Aluminium-orthophosphat; Nitrate, wie Eisen(II)nitrat, Aluminiumnitrat, Chromnitrat;
Borax (Natriumtetraborat); Halogenide, wie Aluminiumchlorid, Bortrichlorid, Bortrifluorid,
Siliziumtetrachlorid, Titandibromid, Titantrichlorid, Titantetrachlorid und -tetrabromid,
Zirkontetrachlorid, Vanadiumtrichlorid und -tetrachlorid, Niobpentachlorid, Tantalpentachlorid,
Chromtrichlorid, Molybdänhexafluorid, Wolframhexachlorid, Wolframhexafluorid, Eisen(II)-
und Eisen(III)-chlorid, Urantetrachlorid und Uranhexafluorid; Oxyhalogenide, wie
Chromoxychlorid (Chromylchlorid), Vanadiumoxytrichlorid (Vanadyltrichlorid), Zirkonoxychlorid
(Zirkonylchlorid); Oxalate, wie Eisen(II)oxalat; Ammoniumsalze, wie Ammoniummolybdat,
Ameloniumvanadat, Ainnioniurnwolframat, Ammoniumdichromat und Ammoniumuranylacetat;
Ammonium-
fluorometallate wie Ammonium-hexafluorosilikat, Im erfindungsgemässen Verfahren
können auch Gemische der oben genannten Elemente oder der entsprechenden Derivate
verwendet werden.
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Bevorzugt verwendet man im erfindungsgemässen Verfahren Oxyhalogenide,
Alkylsilane oder Alkylhalogensilane, insbesondere jedoch Oxide oder Halogenide der
oben erwähnten Art. Ganz besonders bevorzugt sind Aluminiumchlorid, Bortrichlorid,
Siliziumtetrachlorid und Titantetrachlorid sowie die entsprechenden Oxide.
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Je nach Anwendungszweck, Art der Verbindung der Formel I und Art des
gewählten Herstellungsverfahrens kann es wünschenswert sein, die Reaktion in Gegenwart
von weiteren Zusätzen, wie Wasserstoff, atomarem oder molekularem Stickstoff oder
zusätzlichen, unter den Reaktionsbedingungen Stickstoff und/oder Kohlenstoff abgebenden
Substanzen vorzunehmen. Diese letzteren Substanzen können zur Bildung der gegebenenfalls
Sauerstoff enthaltenden Carbide, Nitride und/oder Carbonitride beitragen oder das
Gleichgewicht der Bildungsreaktion mehr zu den Nitriden oder den Carbiden hin verschieben.
Derartige zusätzliche, unter den Reaktionsbedingungen Kohlenstoff und/oder Stickstoff
abgebende Verbindungen sind z.B. Methan, Aethan, N-Butan, N-Methylamin, N,N-Diäthylamin,
Aethylendiamin, Benzol und Ammoniak.
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Die erfindungsgemässe Herstellung der Hartstoffpulver kann im Rahmen
der Definition nach beliebigen, an sich
bekannten Methoden vorgenommen
werden.
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Je nach Art der Herstellungsmethode können das Eisen, Kobalt, Nickel,
Bor, Aluminium, Silizium und die definitionsgemässen Uebergangselemente bzw. deren
Derivate als Gase bzw. als Dampf, in flüssiger oder fester Form eingesetzt werden,
z.B. als Pulver, sogenannter Schwamm, als Granulat oder auch als Elektroden in einem
Lichtbogen, die während der Reaktion verbraucht werden.
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Die für die Umsetzung der Ausgangs stoffe erforderliche Energie kann
dem Reaktionssystem in beliebiger Form, z.B. als thermische, elektrische oder Strahlungsenergie
zugefuhrt werden. Je nach Art des Herstellungsverfahrens und der Ausgangsstoffe
kann die Umsetzung bei Normaldruck, bei Ueber- oder Unterdruck durchgeftihrt werden.
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Die Umsetzung in der Gasphase, d.h. von gasförmigen Ausgangsstoffen,
wird bevorzugt durch Erhitzen der Reaktionskomponenten auf Temperaturen von etwa
500 bis 2000°C, insbesondere 800-1500"C, in einem auf beliebige Weise beheizten
Reaktor, z.B. in einem elektrisch beheizten Ofen, oder aber in einem PLasma,*n einer
Wasserstoff/Sauerstoff- oder einer Acetylen/Sauerstoff-Flamme, im allgemeinen bei
einer Temperatur von mindestens 20000C, vorgenommen. Das Plasma kann auf beliebige
Art erzeugt werden, beispielsweise mittels Lichtbogen, Hochfrequenz, Glimm-und Koronaentladung.
Als Plasmagase verwendet man zweckmässig Argon, Stickstoff oder Wasserstoff. Gasförmige
Ausgangsstoffe können auch durch Hochtemperatur-Entladung zur Reaktion gebracht
werden.
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Die Umsetzung in der Gasphase erfolgt im allgemeinen
in
Gegenwart eines Reduktionsmittels, bevorzugt Wasserstoff. In gewissen Fällen kann
es auch vorteilhaft sein, fUr den Transport der Ausgangs stoffe in die Reaktionszone
ein Trägergas, wie Argon oder Wasserstoff, zu verwenden.
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Bei der Umsetzung in einem Plasma, in einer Wasserstoff/ Sauerstoff-
oder einer Acetylen/Sauerstoff-Flamme können wahlweise eine oder beide Reaktionskomponenten
auch in flussiger oder fester Form eingesetzt werden.
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Gemische aus festen und gasförmigen Reaktionskomponenten können beispielsweise
nach dem Wirbelschichtverfahren (fluidized bed) zur Reaktion gebracht werden, z.B.
durch Erhitzen in einem Ofen oder im Lichtbogen.
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Erfindungsgemässe Hartstoffpulver können ferner durch Vorkondensieren
der Ausgangs stoffe bei erhöhter Temperatur, durch einfaches Zusammenschmelzen oder
Zusammensintern und anschliessendes Pyrolysieren oder durch Erhitzen der Ausgangsstoffe
in einer Wirbelschicht hergestellt werden.
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Schliesslich kann die Umsetzung gemäss einer weiteren Methode in einer
Metallschmelze oder in einer Salzschmelze vorgenommen werden. FUr die Umsetzung
in der Metallschmelze verwendet man zweckmässig Alkali- oder Erdalkalimetallschmelzen,
insbesondere Natrium- oder Kaliumschmelzen; fur die Salzschmelze bevorzugt Alkali-oder
Erdalkalimetallhalogenide oder eutektische Gemische davon, besonders Chloride, wie
Calciumchlorid, und gegebenenfalls ein Reduktionsmittel, z.B. ein Alkali- oder Erdalkalimetall,
wie Calcium, Natrium oder Kalium. Die Reaktionstemperaturen bei den genannten
Schmelzverfahren
liegen im allgemeinen zwischen etwa 600 und 2000"C. Die Umsetzung in der Schmelze
kann gewunschtenfalls auch in Gegenwart von weiteren Kohlenstoff und/oder Stickstoff
abgebenden Substanzen, wie Calciumcarbid, Siliziumnitrid oder Calciumcyanamid, durchgeführt
werden.
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Je nach Wahl der Ausgangsstoffe und Zusätze sowie der Reaktionsbedingungen
werden nach dem erfindungsgemäs sen Verfahren gegebenenfalls Sauerstoff enthaltende
Carbide, Nitride, Carbonitride eines oder mehrerer definitionsgemässer Elemente
oder Gemische davon gebildet. Die erhaltenen Hartstoffpulver können anschliessend
gewtlnschtenfalls auf bekannte Weise einer zusätzlichen Nitridierung oder Carburierung
unterworfen werden, beispielsweise indem man sie bei erhöhten Temperaturen mit Stickstoffgasen
oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wie Methan, behandelt.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich vor allem durch seine
Einfachheit und Wirtschaftlichkeit aus, indem die zur Bildung der gegebenenfalls
Sauerstoff enthaltenden Carbide, Nitride und/oder Carbonitride erforderlichen Elemente
Kohlenstoff und Stickstoff und gegebenenfalls weitere den Reaktionsverlauf beeinflussende
Zusätze der Reaktionszone in den gewünschten Mengenverhältnissen in einfacher Weise
zugefuhrt werden können.
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Die erfindungsgemäss gewonnenen Hartstoffpulver stellen wertvolle
Rohstoffe fUr die Herstellung von korrosions-und oxidationsbeständigen Werkstoffn½1it
guter Verschleissfestigkeit dar.
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Hauptsächlichste Anwendungsgebiete sind: als Flammspritz- und Plasmaspritzpulver
zum Herstellen von verschleissfesten Schichten, gegebenenfalls zusammen mit Bindemitteln,
wie Kobalt, oder zur Herstellung von elektrophoretischen Beschichtungen; zur Herstellung
von Hartmetallen zusammen mit geeigneten Bindemitteln, wie Kobalt, Nickel und Eisen;
als Schleif- und Poliermittel; als Zusätze bei der Stahlherstellung; als hochtemperaturbeständige
Schmiermittel; als Füllstoffe ftlr Metalle, Kunststoffe, Gläser und keramische Materialien
oder zur Verstärkung von derartigen Materialien; als Pigmente; als Katalysatoren,
z.B. für Hydrierungs-und Dehydrierungsreaktionen; als Katalysatorträger.
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Die erfindungsgemäss- hergestellten Hartstoffpulver eignen sich ferner
zur Herstellung von Formkörpern der verschiedensten Art nach an sich bekannten Methoden,
beispielsweise durch Sintern, Pressen, Kalt- und Heisspressen, isostatisches Heisspressen,
Explosiv-Verdichtung und dergleichen, gegebenenfalls unter Zusatz von Ublichen anorganischen
oder organischen Bindemitteln und/oder FUllstoffen. Als Beispiele derartiger Form
körper seien genannt: feuerfeste Materialien (Platten, Verkleidungen), Heizelemente,
Schmelztiegel, hochtemperaturbeständige Formen, Isolier- und Filtermaterialien,
Schaumkörper, Fasern, Folien, elektrische Kontakte, Elektroden für Funkenstrecken,
thermionische Kathoden, Varisatoren, Beschichtungen für Kohlenstoff-Elektroden;
Reibungsmaterialien, z.B. Bremsbeläge; Giessformen, Thermoelementschutzrohre, Kons
truktionsmaterial fUr Hochtemperatur-Kernreaktoren, Turbinenschaufeln, Gasturbinenlager,
Motorenbauteile,wie Dichtungen, Raketendüsen und andere Bauteile für Raketen und
Satelliten;
Press-, Schneid-, Stanz- und Ziehwerkzeuge; Bohrer
und Feilen; Lagersteine für die Uhren- und die feinmechanische Industrie, Uhrengehäuse;
Geschosse; korrosionsfeste Apparaturen; Kernbrennstoffe (Uranverbindungen); Halbleiter
und Supraleiter, etc.
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Beispiel 1 In einer von der Aussenatomosphäre abgeschlossenen, wassergekühlten
Reaktionskammer aus rostfreiem Stahlwird ein Plasma-Brenner konventioneller Bauart
[Modell PJ 139 H der Firma Arcos, Brussel; Brennerleistung: 7,8 kW (30 V, 260 A)]
angeordnet. Durch seitliche Bohrungen in der AustrittsdUse der Kupferanode des Brennerkopfes
werden die Reaktionskomponenten mit Hilfe eines Trägergases direkt in den Plasmastrahl
eingefuhrt. Die Konzentration der Reaktionskomponenten im Trägergasstrom wird mittels
thermostatisch regulierbarer Verdampfungsvorrichtungen eingestellt. Die Dosierung
aller Gasströme wird mit geeichten Durchflussreglern vorgenommen.
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Zu Beginn des Versuches wird die Reaktionskammer mehrmals evakuiert,
gespult und zuletzt mit Argon gefüllt. Dann wird das Plasmagas (Argon; 90 Mol/Stunde)
eingeführt und die Plasmaflamme gezündet. Anschliessend werden die in einem Trägergas
befindlichen Reaktionskomponenten in die Plasmaflamme eingeleitet: Titantetrachlorid:
1,5 Mol/Stunde; H2-Trägergas fUr TiC14 : 8 Mol/Stunde; 2,4,6-Tris-(diäthylamino)
-s-triazin : 2,6 g-Atom/Stunde C+N; Argon-Trägergas fUr die Triazinverbindung: 8
Mol/Stunde; Temperatur der Plasmaflamme : oberhalb 30000C; Reaktionsdauer: 10 Minuten.
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Das Produkt sammelt sich in Form eines ultrafeinen Pulvers am Boden
und an den Wänden der Reaktionskammer. Es wird in einer Argonatmosphäre gesammelt
und durch Aufheizen unter Vakuum sowie durch Waschen mit Methanol von adsorbierten
Halogenverbindungen und kohlenstoff/stickstoff -haltigen Gasen befreit.
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Das Produkt stellt ein sehr feines schwarzes Pulver dar.
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Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, dass einzelne
nicht
agglomerierte Teilchen vorliegen, die Uberwiegend einkristallin sind. Die elektronenmikroskopische
und röntgendiffraktrometrische Untersuchung des Pulvers ergibt Gbereinstimmend eine
mittlere Kristallitgrösse von 110-130 Å. Die chemische Analyse zeigt, dass ein Titancarbonitrid-Pulver
der Zusammensetzung Ti(C0,68N0,32) vorliegt. Die durch Röntgenbeugung ermittelte
Gitterkonstante von 4,30-4,305 Å steht in guter Uebereinstimmung mit dieser Zusammensetzung.
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Beispiel 2 In einer Reaktionskammer der in Beispiel 1 beschriebenen
Art wird ein Acetylen/Sauerstoff-Schweissbrenner konventloneller Bauart (Typ Gloor
mit AustrittsdUse Nr. 7 der Firma Gloor, DUbendorf/Schweiz) angeordnet. Acetylen
und Sauerstoff werden bei dieser BrennerausfUhrung vorgemischt und am Ausgang des
Brenners entzilndet. Das EndstUck des Brenners ist wassergekuhlt. Die Reaktionskomponenten
werden durch zwei getrennte Rohre mit Hilfe eines Trägergases in die unmittelbare
Nähe der Brenner-AusgardUse gebracht und somit von der Flamme eingesaugt. Konzentration
und Dosierung der Reaktanden und Trägergase werden mittels thermostatisch regulierbarer
Verdampfungsvorrichtungen und Durchflussregler eingestellt.
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Zu Beginn des Versuches wird die C2H2/02-Flamme gezündet und so reguliert,
dass ein möglichst geringer C2H2-Ueberschuss vorhanden ist, ohne dass Russ gebildet
wird.
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Sauerstoffzufuhr : 21 Mol/Stunde; Acetylenzufuhr : 21,5 Mol/Stunde.
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Anschliessend werden die Reaktionskomponenten mit Hilfe von Wasserstoff
als Trägergas direkt in die nicht oxidierende Flamme eingefUhrt, und zwar:
Titantetrachlorid
: 0,2 MollStunde; H2-TrSgergas fur TiC14 : 8 Mol/Stunde; 2,4,6-Tris -(diäthylamino)
-s-triazin : 0,2 g-Atom/Stunde C+N; H2-Trägergas ftlr die Triazinverbindung: 8 Mol/Stunde;
Temperatur der C2H2/02-Flamme: oberhalb 2000°C; Reaktionsdauer: 18 Minuten.
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Das erhaltene Produkt stellt ein sehr feines schwarzes Pulver dar.
Die Partikel weisen eine mittlere Kristallitgrösse von ca. 90 Å auf. Der durch Röntgenbeugung
ermittelte Gitterparameter von 4,33 A entspricht demjenigen von reinem Titancarbid.
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Beispiel 3 In einem Graphitrohr von 1,5 cm Durchmesser und 20 cm LS.nge
wird ein feinteiliges Gemisch aus 10 g Niobpentachlorid und 5 g 2,4 bis 2,4-Bis-(dimethylamino)-6-(1-methyl-hydrazino)-s-triazin
in einem Wasserstoff-Strom (200 ml/Minute) zunächst während 15 Minuten auf 220°C
und dann während 15 Minuten auf 36CtC erhitzt. Das auf diese Weise vorkondensierte
Produkt wird während weiterer 30 Minuten auf 1200°C erhitzt und während 3 Stunden
bei dieser Temperatur gehalten.
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Das erhaltene Produkt stellt ein grauschwarzes, glänzendes Pulver
dar. Die Siebanalyse ergibt, dass 60 Gew.% des Produkts eine Teilchengrösse oberhalb
150 11m und 40 Gew.% eine Teilchengrösse unterhalb 150 Mm aufweisen. Die durch RUntgenbeugung
ermittelte Gitterkonstante von 4,475 A zeigt, dass vorwiegend Niobcarbid vorliegt.
Die Ausbeute beträgt 3,1 g, entsprechend ca. 80% der Theorie (berechnet auf das
Niobpentachlorid).