DE4214722A1 - Feinteilige Metallpulver - Google Patents
Feinteilige MetallpulverInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft feinteilige Pulver
der Metalle B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und/oder
Cr mit einer definierten Partikelgröße zwischen 1,0 nm
und kleiner 3 µm.
Für die mechanischen Eigenschaften von pulvermetal
lurgisch hergestellten Bauteilen sind die Eigenschaften
der Ausgangspulver von entscheidender Bedeutung. Ins
besondere eine enge Teilchengrößenverteilung, hohe
Pulverreinheit und fehlende Grobkornanteile bzw.
Agglomerate wirken sich positiv auf die Eigenschaften
entsprechender Bauteile aus.
Zur technischen Herstellung von feinen Metallpulvern
sind zahlreiche Verfahren bekannt geworden.
Neben den rein mechanischen Zerkleinerungs- und Klas
sierverfahren, die den Nachteil haben, daß nur Pulver
bis zu einer bestimmten Feinheit und mit relativ breiter
Kornverteilung herstellbar sind, wurden auch eine Viel
zahl von Verfahren zur Abscheidung aus der Gasphase
vorgeschlagen.
Durch zum Teil sehr kleine Energiequellen, wie z. B.
thermisches Plasma oder Laserstrahl, oder bei
turbulenten Flammen, wie z. B. einem Chlorknallgas
brenner, ist die Kornverteilung und Korngröße der
hergestellten Pulver nicht exakt steuerbar, und
üblicherweise führen die Reaktionsbedingungen zu einer
breiten Kornverteilung sowie zum Auftreten von
Einzelteilchen, deren Durchmesser ein Vielfaches der
Durchschnittskorngröße beträgt.
Nach dem derzeit bekannt gewordenen großtechnischen
Pulverherstellungsverfahren ist es kaum oder nur sehr
schwer möglich, Pulver mit Durchschnittskorngrößen von
<0,5 µm, gemessen nach FSSS (und nicht Einzelteil
chengröße), herzustellen. Bei diesen konventionell her
gestellten feinen Pulvern läßt es sich praktisch nicht
ausschließen, daß ein gewisser Prozentsatz an Grobkorn
im Material enthalten ist, der sich schädlich auf die
mechanischen Eigenschaften daraus hergestellter Bauteile
auswirkt. Auch erhält man bei herkömmlichen Mahlver
fahren eine sehr breite Kornverteilung, die bei diesen
Pulvern auch nicht durch Sichtschritte wesentlich einge
engt werden kann.
Andere Gasphasenverfahren arbeiten nicht mit einem strö
mungstechnisch optimierten Heißwandreaktor, sondern ver
wenden zur Umsetzung eine Plasmaflamme oder andere Ener
gieträger wie Laserstrahlen. Nachteile dieser Verfahren
sind im wesentlichen die in der Praxis nicht kontrol
lierbaren Reaktionsbedingungen in verschiedenen Berei
chen der Reaktionszone mit sehr großen Temperaturgra
dienten und/oder turbulenten Strömungen. Dadurch entste
hen Pulver mit breiter Kornverteilung.
Es sind zahlreiche Vorschläge für Verfahren zur Herstel
lung von feinsten Metallpulvern gemacht worden, die aber
alle mit Nachteilen behaftet sind.
In der EP-A 0 290 177 wird die Zersetzung von Übergangs
metallcarbonylen zur Herstellung feiner metallischer
Pulver beschrieben. Hierbei können bis zu 200 nm feine
Pulver erhalten werden.
Auf der Suche nach Metallen mit neuen mechanischen,
elektrischen und magnetischen Eigenschaften werden immer
feinere Metallpulver verlangt.
Nach dem Edelgaskondensationsverfahren ist die Her
stellung feinster Metallpulver im unteren Nanometer-
Bereich möglich. Hierbei können allerdings nur Mengen
im Milligramm-Maßstab erhalten werden. Außerdem weisen
die so hergestellten Pulver keine enge Korngrößenver
teilung auf.
Aufgabe dieser Erfindung ist somit die Bereitstellung
von feinteiligen Metallpulvern, welche die beschriebenen
Nachteile der Pulver des Standes der Technik nicht auf
weisen.
Es wurden nun Metallpulver gefunden, welche diese
Forderungen erfüllen. Diese Pulver sind Gegenstand
dieser Erfindung.
Gegenstand der Erfindung sind feinteilige Pulver der
Metalle B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und/oder Cr mit
einer definierten Partikelgröße zwischen 1,0 nm und
kleiner 3 µm, wobei weniger als 1% der Einzelpartikel
eine Abweichung von mehr als 40% und keine Einzel
partikel eine Abweichung von mehr als 60% von der
mittleren Korngröße aufweisen.
Bevorzugt weisen weniger als 1% der Einzelpartikel eine
Abweichung von mehr als 20% und keine Einzelpartikel
eine Abweichung von mehr als 50% von der mittleren
Korngröße auf. Besonders bevorzugt weisen weniger als
1% der Einzelpartikel eine Abweichung von mehr als 10%
und keine Einzelpartikel eine Abweichung von mehr als
40% von der mittleren Korngröße auf. Die erfindungs
gemäßen Pulver haben bevorzugt Partikelgrößen von 1 bis
kleiner 500 nm, besonders bevorzugt von 1 bis kleiner
100 nm und ganz besonders bevorzugt von 1 bis kleiner
50 nm.
Die erfindungsgemäßen Metallpulver zeichnen sich durch
ihre hohe Reinheit aus. So weisen sie bevorzugt einen
Sauerstoffgehalt von weniger als 5000 ppm und besonders
bevorzugt von weniger als 1000 ppm auf.
Besonders reine erfindungsgemäße Metallpulver sind
dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sauerstoffgehalt
von weniger als 100 ppm, bevorzugt weniger als 50 ppm,
aufweisen.
Auch die nichtoxidischen Verunreinigungen sind sehr
gering. So beträgt bevorzugt die Summe ihrer Verun
reinigungen, mit Ausnahme der oxidischen Verunreini
gungen, kleiner als 5000 ppm, besonders bevorzugt
kleiner als 1000 ppm.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Summe ihrer Verunreinigungen, mit Ausnahme
der oxidischen Verunreinigungen, kleiner als 200 ppm.
Die erfindungsgemäßen Pulver sind im technischen Maßstab
erhältlich. Bevorzugt liegen sie in Mengen von mehr als
1 kg vor.
Die erfindungsgemäßen Pulver sind erhältlich in einem
Verfahren zur Herstellung feinteiliger Metallpulver
durch Reaktion entsprechender Metallverbindungen und
entsprechender Reaktionspartner in der Gasphase -CVR-,
wobei die Metallverbindung(en) und die weiteren Reak
tionspartner in einem Reaktor im gasförmigen Zustand zur
Reaktion gebracht, direkt aus der Gasphase homogen unter
Ausschluß jeglicher Wandreaktion auskondensiert und an
schließend vom Reaktionsmedium abgetrennt werden,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Metallver
bindungen und die Reaktionspartner getrennt voneinander
mindestens mit Reaktionstemperatur in den Reaktor ein
gebracht werden. Für den Fall, daß mehrere Metallver
bindungen und/oder Reaktionspartner eingebracht werden
sollen, sind die jeweiligen Gasmischungen so zu wählen,
daß während des Aufheizens keine Reaktion auftritt,
die zu festen Reaktionsprodukten führt. Besonders vor
teilhaft läßt sich dieses Verfahren in einem Rohrreaktor
durchführen. Es ist besonders günstig, wenn die Metall
verbindungen, die Reaktionspartner und die Produkt
partikel den Reaktor laminar durchstromen.
Durch das getrennte Vorerhitzen der Prozeßgase auf min
destens Reaktionstemperatur läßt sich der Ort der Keim
bildung eingrenzen. Die laminare Strömung im Reaktor
stellt eine enge Verweilzeitverteilung der Keime bzw.
der Partikel sicher. Auf diese Weise läßt sich eine sehr
enge Korngrößenverteilung erreichen.
Bevorzugt sollten somit die Metallverbindungen und die
Reaktionspartner als koaxiale laminare Teilströme in den
Reaktor eingebracht werden.
Um jedoch die Durchmischung der beiden koaxialen Teil
ströme sicherzustellen, wird durch Einbau eines Stör
körpers in der sonst streng laminaren Strömung eine in
Intensität und Aufweitung definierte Karman′sche Wirbel
straße erzeugt.
Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens be
steht also darin, daß die koaxialen, laminaren Teil
ströme der Metallverbindung(en) und der Reaktionspartner
mittels einer Karman′schen Wirbelstraße in definierter
Weise vermischt werden.
Um die energetisch stark bevorzugte Abscheidung der
Reaktionsteilnehmer an der Reaktorwand zu verhindern,
wird bevorzugt das Reaktonsmedium von der Reaktionswand
durch eine Inertgasschicht abgeschirmt. Dies kann da
durch erfolgen, daß durch speziell geformte Ringspalte
in der Reaktorwand ein Inertgasstrom eingebracht wird,
der über den Coandaeffekt an der Reaktorwand anliegt.
Die im Reaktor durch eine homogene Abscheidung aus der
Gasphase bei typischen Verweilzeiten zwischen 10 und
300 msec entstandenen Metallpulverpartikel verlassen diesen
gemeinsam mit den gasförmigen Reaktionsprodukten (z. B.
HCl), den nicht umgesetzten Reaktanten und den Inert
gasen, die als Trägergas, Spülgas und zum Zwecke der
Verminderung der HCl-Adsorption eingeblasen werden. Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Ausbeuten, bezogen
auf die Metallkomponente, von bis zu 100% erzielbar.
Vorzugsweise wird dann die Abtrennung der Metallpulver
bei Temperaturen oberhalb der Siede- bzw. Sublimations
temperaturen der eingesetzten Metallverbindungen, Reak
tionspartner und/oder während der Reaktion gebildeten
Zwangsanfallsprodukte vorgenommen. Die Abtrennung kann
dabei vorteilhaft in einem Rückblasfilter vorgenommen
werden. Wenn dieser bei hohen Temperaturen von z. B.
600°C betrieben wird, kann die Adsorption der Gase,
insbesondere der nicht inerten Gase wie HCl an der sehr
großen Oberfläche der Keramikpulver gering gehalten
werden.
Die noch verbliebenen, an der Pulveroberflächen adsor
bierten störenden Substanzen können in einem nachge
schalteten Vakuumbehälter weiter entfernt werden, vor
zugsweise wieder bei Temperaturen von ca. 600°C. Die
fertigen Pulver sollten dann unter Luftausschluß aus der
Anlage ausgetragen werden.
Bevorzugte Metallverbindungen im Sinne dieser Erfindung
sind eine oder mehrere aus der Gruppe Metallhalogenide,
teilweise hydrierte Metallhalogenide, Metallhydride,
Metallalkoholate, Metallalkyle, Metallamide, Metallazide
und Metallcarbonyle.
Als weiterer Reaktionspartner wird Wasserstoff einge
setzt. Weitere Charakteristika der Pulver sind ihre hohe
Reinheit, hohe Oberflächenreinheit und gute Reproduzier
barkeit.
Je nach Korngröße und Stoff können die erfindungsgemäßen
Pulver sehr luftempfindlich bis pyrophor sein. Um diese
Eigenschaft zu beseitigen, können diese Pulver in defe
nierter Weise durch Beaufschlagen mit Gas/Dampfgemischen
oberflächenmodifiziert werden.
Fig. 1 ist die schematische Darstellung einer Vorrich
tung, mit der die erfindungsgemäßen Pulver herstellbar
sind. Anhand der Fig. 1 wird im folgenden die Durch
führung dieses Verfahrens erläutert. Die dabei explizit
genannten Verfahrens-, Stoff- und/oder Vorrichtungspara
meter stellen dabei nur ausgewählte Möglichkeiten von
vielen dar und schränken somit die Erfindung nicht ein.
Die festen, flüssigen oder gasförmigen Metallverbindun
gen werden in einen außerhalb angebrachten Verdampfer
(1) oder einen innerhalb des Hochtemperaturofens ange
brachten Verdampfer (1a) dosiert, dort bei Temperaturen
von 200°C bis 2000°C verdampft und mit einem inerten
Trägergas (N2, Ar oder He) in den Gasvorerhitzer (2a)
transportiert. Der weitere Reaktionspartner (3) H2 wird
ebenfalls in einem Gasvorwärmer (2) erhitzt. Vor Ein
tritt in den Rohrreaktor (4) werden die aus den Gasvor
wärmern (2) austretenden turbulenten Einzelstromfäden
in einer Düse (5) zu zwei koaxialen, laminaren und
rotationssysmmetrischen Stromfäden geformt. Im Rohr
reaktor (4) durchmischen sich der mittlere Stromfaden
(6), der die Metallkomponente enthält, und der um
hüllende Stromfaden (7), der den Wasserstoff enthält,
unter definierten Bedingungen. Dabei tritt die Reaktion
bei Temperaturen zwischen 500°C und 2000°C z. B. gemäß
folgenden Fallbeispielen ein:
TaCl5 + 2 1/2 H2 → Ta + 5 HCl,
BCl3 + 1 1/2 H2 → B + 3 HCl.
BCl3 + 1 1/2 H2 → B + 3 HCl.
Um die Durchmischung der beiden koaxialen Stromfäden si
cherzustellen, kann durch Einbau eines Störkörpers (17)
in der ansonsten streng laminaren Strömung eine
Karman′sche Wirbelstraße erzeugt werden. Die beiden ko
axialen Stromfäden werden am Düsenaustritt durch einen
schwachen Inertgasstrom (16) getrennt, um Anwachsungen
an der Düse (5) zu verhindern.
Um die energetisch stark bevorzugte heterogene Abschei
dung dieser Stoffe an der heißen Reaktorwand zu unter
binden, wird diese durch Ringspalte (8) hindurch mit
einem Inertgasstrom (9) (N2, Ar oder He), der über den
Coandaeffekt an der Reaktorwand anliegt, gespült. Die
im Reaktor durch eine homogene Abscheidung aus der Gas
phase entstandenen Metallpulverpartikel verlassen diesen
gemeinsam mit den gasförmigen Reaktionsprodukten (z. B.
HCl), den Inertgasen und den nicht umgesetzten Reak
tanden und gelangen direkt in einen Rückblasfilter (10),
in dem sie abgeschieden werden. Der Rückblasfilter (10)
wird bei Temperaturen zwischen 300°C und 1000°C betrie
ben, wodurch die Adsorption der Gase, insbesondere der
nichtinerten Gase wie HCl an der sehr großen Oberfläche
dieser Pulver auf einem niedrigen Niveau gehalten wird.
In einem anschließenden Behälter (11) werden die Reste
der adsorbierten Gase auf den Pulvern durch bevorzugt
wechselweises Anlegen von Vakuum und Fluten mit ver
schiedenen Gasen bei 300°C bis 1000°C weiter reduziert.
Gute Wirkungen werden erzielt, wenn Gase wie N2, Ar oder
Kr eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird SF6
eingesetzt.
Nach diesem Verfahren ist auch die Herstellung meta
stabiler Stoffsysteme und Partikel mit Kern/Mantel-
Strukturen möglich. Dabei werden metastabile Stoff
systeme durch Einstellung sehr hoher Abkühlgeschwindig
keiten im unteren Teil des Reaktors erhalten.
Die Partikel mit Kern/Mantel-Struktur werden erhalten,
indem im unteren Teil des Reaktors zusätzliche Reak
tionsgase eingebracht werden.
Aus dem Evakuierbehälter (11) gelangen die Pulver in den
Abkühlbehälter (12), bevor sie durch die Schleuse (13)
in den Sammel- und Versandbehälter (14) gelangen. In dem
Abkühlbehälter (12) können durch Einblasen verschiedener
Gas/Dampfgemische die Partikeloberflächen in definierter
Weise oberflächenmodifiziert werden.
Als Werkstoff für diejenigen Bauteile, die Temperaturen
bis 2000°C und mehr ausgesetzt sind, wie Wärmetauscher
(2) und (3), Düse (5), Reaktor (4) und Reaktorhüllrohr
(15), kann bevorzugt beschichteter Graphit, insbesondere
Feinkorngraphit, eingesetzt werden. Eine Beschichtung
kann z. B. erforderlich sein, wenn die notwendige chemi
sche Beständigkeit des Graphits gegen die eingesetzten
Gase wie Metallchloride, HCl, H2 und N2, bei den gegebe
nen Temperaturen nicht ausreichend ist oder wenn die
Erosion bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten (0,5 bis
50 m/sec) ganz erheblich ist oder wenn die Gasdichtig
keit des Graphits dadurch erhöht werden kann oder wenn
die 0berflächenrauhigkeit der Reaktorbauteile damit
herabgesetzt werden kann.
Als Schichten können z. B. SiC, B4C, TiN, TiC und Ni (nur
bis 1200°C) eingesetzt werden. Auch Kombinationen ver
schiedener Schichten, z. B. mit "arteigener" Deckschicht,
sind möglich. Diese Schichten können vorteilhaft mittels
CVD, Plasmaspritzen und Elektrolyse (Ni) aufgebracht
werden.
Wenn nur niedrige Temperaturen notwendig sind, ist auch
der Einsatz metallischer Werkstoffe möglich.
Zur Einstellung der Partikelgrößen der Metallpulver
können gleichzeitig drei Vorgehensweisen eingesetzt
werden:
- - Einstellen eines bestimmten Verhältnisses der Reak tions- und Inertgase.
- - Einstellen eines bestimmten Druckes.
- - Einstellen eines bestimmten Temperatur-Verweilzeit- Profils längs der Reaktorachse.
Das Temperatur-Verweilzeit-Profil wird wie folgt einge
stellt:
- - Durch zwei oder mehrere Heizzonen vom Beginn der Gasvorwärmer (2) bis zum Ende des Rohrreaktors (4).
- - Durch Variation des Reaktorquerschnitts entlang seiner Längsachse.
- - Durch Variation der Gasdurchsätze und damit bei vorgegebenem Reaktorquerschnitt der Strömungsge schwindigkeiten.
Ein wesentlicher Vorteil der Variierbarkeit des Tempera
tur-Verweilzeit-Profils ist die Möglichkeit der Ent
kopplung der Keimbildungszone von der Keimwachstumszone.
Damit ist es möglich, für die Herstellung "gröberer"
Pulver bei sehr niedriger Temperatur und kleiner Ver
weilzeit (d. h. kleiner Reaktorquerschnitt für eine
bestimmte Länge) die Bildung von nur wenigen Keimen
zuzulassen, die dann bei hoher Temperatur und großer
Verweilzeit (großer Reaktorquerschnitt) zu "groben"
Partikeln aufwachsen können. Ebenso ist es möglich, sehr
"feine" Pulver herzustellen; in einem Bereich hoher
Temperatur und relativ langer Verweilzeit wird die
Bildung sehr vieler Keime erreicht, die im weiteren
Reaktor bei niedrigen Temperaturen und kurzer
Verweilzeit (kleiner Reaktorquerschnitt) nur noch gering
aufwachsen. Die Einstellung sämtlicher Übergänge
zwischen den hier qualitativ dargestellten Grenzfällen
ist möglich.
Im Abkühlbehälter (12) ist durch Einblasen eines
geeigneten Gas-/Dampf-Gemisches eine Passivierung der
z. T. sehr luftempfindlichen bis pyrophoren Pulver
möglich. Die Partikeloberflächen dieser Metallpulver
können sowohl mit einer Oxidschicht definierter Dicke
als auch mit geeigneten organischen Verbindungen wie
höhere Alkohole, Amine oder gleich Sinterhilfsmitteln
wie Paraffine in einem inerten Trägergasstrom belegt
werden. Die Beschichtung kann auch im Hinblick auf die
Weiterverarbeitungsmöglichkeiten der Pulver durchgeführt
werden.
Die erfindungsgemäßen nanoskaligen Pulver eignen sich
aufgrund ihrer mechanischen, elektrischen und magneti
schen Eigenschaften für die Herstellung von neuartigen
Sensoren, Aktoren, Strukturmetalle und Cermets.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft erläutert,
ohne daß hierin eine Einschränkung zu sehen ist.
Ta wurde gemäß der Reaktionsgleichung
TaCl5 + 2 1/2 H2 → Ta - 5HCl,
in einer Apparatur gemäß Fig. 1 hergestellt, wobei ein
Überschuß an H2 eingehalten wurde.
Hierzu wurden 100 g/min TaCl5 (fest, Siedepunkt 242°C)
in den Verdampfer (1a) dosiert, verdampft und gemeinsam
mit 50 Nl/min Ar im Gasvorwärmer (2a) auf 1300°C er
hitzt. Die Reaktionspartner H2 (200 Nl/min) wurde in den
Gasvorwärmer (2) eingebracht. Die Reaktionspartner wur
den getrennt voneinander auf eine Temperatur von etwa
1300°C vorerhitzt. Die Temperaturmessung erfolgte dabei
mit einem W5Re-W26Re-Thermoelement (18) an der in Fig.
1 bezeichneten Stelle (1450°C). Vor Eintritt in das
Reaktionsrohr (4) wurden die aus den Gasvorwärmern (2)
austretenden turbulenten Einzelstromfäden in dem äußeren
Teil der Düse (5) zu einem homogenen, rotationssymmetri
schen und laminaren Ringstrom geformt. Der aus dem Gas
vorwärmer (2a) austretende Gasstrom wurde ebenfalls in
der Düse (5) laminarisiert und in die Ringströmung ein
gebracht. Die Düse (5) bestand dabei aus drei koaxial
zueinander angeordneten Teildüsen. Aus der mittleren
Teildüse trat ein Inertgasstrom (16) aus, der den Ort
des Reaktionsbeginns, d. h. das Zusammentreffen der
beiden Teilströme (6) und (7) von der Düse weg in das
Reaktionsrohr verlegte. In dem inneren Stromfaden wurde
mit dem Störkörper (17), mit einer kennzeichnenden Ab
messung von 3,0 mm (in der Düsenlängsachse angeordnet)
eine Karman′sche Wirbelstraße erzeugt, Der Rohrreaktor
hatte bei einer Gesamtlänge von 1100 mm am Düsenaustritt
einen Innendurchmesser von 40 mm, 200 mm unterhalb der
Düse einen Innendurchmesser von 30 mm und am Ausgang
50 mm. Dabei wurde der Innenquerschnitt unter Beachtung der
Strömungsgesetze stetig verändert. Das Reaktionsrohr (4)
wurde aus 18 Segmenten zusammengesetzt, wobei die Seg
mente jeweils durch einen Distanz- und Zentrierring
verbunden wurden. An diesen Stellen wurde jeweils ein
Ringspalt (8) realisiert. Als Temperatur des Reaktions
rohres (4) wurde 1230°C, gemessen an der Reaktoraußen
wand, 400 mm unterhalb der Düse, mit dem W5Re-W26Re-Ther
moelement (19), eingestellt. Der Druck im Reak
tionsrohr (4) war mit dem Druck im Rückblasfilter (10)
praktisch identisch. Dieser betrug 250 mbar Überdruck.
Die Reaktorwand wurde durch 18 Ringspalte (8) hindurch
mit 200 Nl/min Ar gespült. Unterbleibt die Spülung der
Reaktorwand mit einem Inertgas, können Anwachsungen ent
stehen, die zum Teil sehr schnell bis zum Reaktorver
schluß und damit zum Abbruch des Prozesses führen
können; in jedem Fall wird aber, wegen der sich
verändernden Reaktorgeometrie, ein sich ebenfalls
veränderndes Produkt erzeugt. Zur Verringerung des
HCl-Partialdruckes wurde durch den 6. Ringspalt von unten
mit einer zusätzlichen Gaseinleitvorrichtung 200 Nl/min
Ar in das Reaktionsrohr (4) eingeblasen. Das Produkt (Ta
mit einer einheitlichen Partikelgröße von ∼25 nm) wurde
in dem Rückblasfilter (10) bei einer Temperatur von
600°C von den Gasen (H2, HCl, Ar) abgetrennt.
Die Wahl dieser Temperatur erfolgte, um die Primärbe
legung der sehr großen Partikeloberflächen (18 m2/g) mit
HCl auf einem niedrigen Niveau zu halten (∼0,8% Cl).
Das so hergestellte Ta wurde 40 min (d. h. 2000 g) im
Rückblasfilter gesammelt, um dann in den Evakuierbehäl
ter (11) überführt zu werden. In diesem Behälter wurden
in einem Zeitraum von 35 min 8 Pump-Flutcyclen mit End
vakui von 0,1 mbar abs, durchlaufen. Der Behälter wurde
jeweils mit Ar bis auf einen Druck von 1100 mbar abs.
geflutet. Nach Ablauf von 35 min. wurde das so behandel
te Ta-Pulver in den Abkühlbehälter (12) überführt. In
diesem Behälter ist durch Einblasen verschiedener Gas/-
Dampfgemische auch ein gezieltes Oberflächentailoring
möglich. Nach Abkühlen des Pulvers auf <50°C wurde die
ses ohne Kontakt mit der Außenluft durch die Schleuse
(13) in den Sammel- und Versandbehälter überführt.
Das pyrophore Ta-Pulver zeigte bei einer spezifischen
Oberfläche von 17 m2/g, nach BET, gemessen nach der
N2-1-Punkt-Methode (DIN 66 131), entsprechend 25 nm, eine
extrem enge Kornverteilung.
Eine REM-Aufnahme dieses Ta-Pulvers mit einer spezifi
schen Oberfläche von 25 m2/g zeigte die sehr enge Ver
teilung der Partikelabmessungen und die Überkornfrei
heit. Weniger als 1% der Einzelpartikel weisen danach
eine Abweichung von mehr als 10% und keine Einzelpar
tikel eine Abweichung von mehr als 40% von der mitt
leren Korngröße auf. Nach dem derzeitigen Stand der
Meßtechnik lassen sich verläßliche Aussagen über eine
Partikelgrößenverteilung solch extrem feiner Pulver nur
über bilderzeugende Methoden (z. B. REM, TEM) erhalten.
Die Analyse dieses Ta-Pulvers ergab einen Sauerstoff
gehalt von 70 ppm und die Summe der nicht-oxidischen
Verunreinigungen betrug 430 ppm.
Claims (12)
1. Feinteilige Pulver der Metalle B, Al, Si, Ti, Zr,
Hf, V, Nb, Ta und/oder Cr mit einer definierten
Partikelgröße zwischen 1,0 nm und 3 µm, dadurch
gekennzeichnet, daß weniger als 1% der Einzel
partikel eine Abweichung von mehr als 40% und
keine Einzelpartikel eine Abweichung von mehr als
60% von der mittleren Korngröße aufweisen.
2. Metallpulver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß weniger als 1% der Einzelpartikel eine
Abweichung von mehr als 20% und keine Einzelparti
kel eine Abweichung von mehr als 50% von der mitt
leren Korngröße aufweisen.
3. Metallpulver gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 1% der
Einzelpartikel eine Abweichung von mehr als 10%
und keine Einzelpartikel eine Abweichung von mehr
als 40% von der mittleren Korngröße aufweisen.
4. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parti
kelgröße von 1 bis kleiner 500 nm beträgt.
5. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parti
kelgröße von 1 bis kleiner 100 nm, bevorzugt 1 bis
kleiner 50 nm, beträgt.
6. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen
Sauerstoffgehalt von weniger als 5000 ppm aufwei
sen.
7. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen
Sauerstoffgehalt von weniger als 1000 ppm aufwei
sen.
8. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen
Sauerstoffgehalt von weniger als 100 ppm, bevorzugt
weniger als 50 ppm, aufweisen.
9. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe
ihrer Verunreinigungen, mit Ausnahme der oxidischen
Verunreinigungen, kleiner als 5000 ppm beträgt.
10. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe
ihrer Verunreinigungen, mit Ausnahme der oxidischen
Verunreinigungen, kleiner als 1000 ppm beträgt.
11. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe
ihrer Verunreinigungen, mit Ausnahme der oxidischen
Verunreinigungen, kleiner als 200 ppm beträgt.
12. Metallpulver gemäß einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie
in Mengen von größer 1 kg vorliegen.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4214722A DE4214722C2 (de) | 1992-05-04 | 1992-05-04 | Feinteilige Metallpulver |
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