FI59616B - Saett att framstaella legeringspulver av saellsynta jordmetaller och kobolt - Google Patents

Description

RSP*1 ΓΒΐ ^KUULUTUSjULKAISU C O £-I f.

jsrv W <") UTLÄGGNINGSSKMFT °yo ' ° c (45) ΓαV-intfci myynet ty 10 v 1.31 ^ (51) Kv.ik.3/int.a.^ C 22 C 1/04 // C 22 B 5/04 SUOMI—FINLAND (21) Pat*nttlh*k«mu« — Patanurwttkninf 3662/73 (22) HakemtspUvt — Afwekninpdtf 28.11.73 ' ' (23) AlkupMvA—GHtlghmdig 28.11.73

(41) Tutkit JulklMksi — Whrlt affuntHg 27.07.7U

!**"f*" r«ki«terthallitut (44) NlhtivUulpuon jt kuuL}g|lul«un pvm. —

Patent· och rafistaretyralMn ' Anaölun utb«d och utl.skrifun pubikwrad 29.05.8l (32)(33)(31) Pyydetty utuollnui —fefird priorltet 26.01.73

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tysklanä(liE) P 2303697-7-21* ' (71) 1h. Goldschmidt AG, Goldschmidtstrasse 100, U3 Essen, Saksan Liittota-savalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Hans-Gunter Domazer, Essen-Stadtwald, Saksan Liittotasavalta-Förbunds-republiken Tyskland(EE) (7*0 Oy Borenius & Co Ab (5*0 Tapa valmistaa harvinaisten maatoetallien ja koboltin seostejauheita - Sätt att framställa legeringspulver av sällsynta jordmetaller och kobolt

Keksinnön kohteena on tapa valmistaa harvinaisten maametallien ja koboltin jauhemaisia tai helposti jauhettavissa olevia seosteita kalsio-termieen reaktion avulla·

Keksinnön mukaan tarkoitetaan käsitteellä harvinaiset maametallit alkuaineita ytrium sekä lantanista lutetiumiin, siis niitä alkuaineita, joiden järjestysluvut ovat 59 ja 57·..71. Näistä käytetään seuraavassa lyhennettä HM.

Jauhemaisten HM-kobolttiseosteiden valmistamiseksi käytetään ennestään tunnettuja sekä sulatusmetallurgisia että myös jauhemetallurgisia menetelmiä.

Sulatusmetallurgiset menetelmät perustuvat siihen, että valmistetaan suojakaasussa tai tyhjössä HM-kobolttisulate, ja tämä sulate saatetaan enemmän tai vähemmän monimutkaisten valumenetelmien avulla uuteen sopivaan tiiviiseen muotoon. Tällöin syntyvät harkot voidaan fysikaalisten ominaisuuksiensa ansiosta helposti hienontaa. Hienontamiseen käytetään erilaisia jauhamiskoneita, ja seosteet hienonnetaan noin 3...10 ^um:n hiukkaskokoon. Täten valmistetut seostejauheet ovat kuitenkin sangen herkkiä hapettumiselle, ennen kaikkea kostealle ympäristön ilmalle, joten niitä on suojattava hapelta vast, kosteudelta ennen niiden edelleenkäsittelyä.

2 5961 6

Seostejauheet kaadetaan sitten sopiviin puristusmuotteihin siten, että saadaan kuohkea irtopanos, joka suunnataan määrätyn energia-tiheyden omaavassa magneettikentässä. Tämän jälkeen tiivistetään jauheet joko isostaattisesti tai hydrostaattisesti. Puristuskappa-leiden tiheys saavuttaa tällöin arvoja, jotka voivat olla 75...85* vastaavan seostaen teoreettisesta tiheydestä. Tämän jälkeen puristus-kappaleet sintrataan tiiviiksi magneeteiksi suojakaasussa tai tyhjissä ja 1180...1400 °C:ssa.

Julkaisusta DT-OS 1,958,280 tunnetaan edelleen tapa aikaansaada hienoista hiukkasista valmistettujen kestomagneettien metallien välisiä sidoksia, jotka muodostuvat vähintään yhdestä 3d-välielementistä ja yhdestä tai useammasta harvinaisesta maametallista, ja tämä tapa tunnetaan siitä, että suojakaasussa puhdistettua harvinaisen maa-met&llin hydridijauhetta sekoitetaan puhdistetun 3d-välielementin jauheeseen stökiömetrisessä suhteessa ja puristetaan raakakappaleeksi, minkä jälkeen sintrataan 750*..1250 0C:ssa 4.**10 tuntia reaktio-tilassa, josta typpi, happi ja hiili on poistettu.

Valmistus aloitetaan tällöin esim. samariummetallista, joka virtaa-vassa vedyssä ja korotetuissa lämpötiloissa muutetaan samariumhydri-diksi. Tämä samariumhydridi on kuten useimmat metallihydridit haurasta, joten se voidaan helposti hienontaa. Kun nyt jauhetaan hieno-rakeinen samariumhydridi ja kobolttijauhe ja sintrataan täten saatu tuote, saadaan myös tiivismuotoisia kestomagneettiseosteita, jotka samalla tavoin kuin valuharkot hienonnetaan, magnetoidaan, puristetaan ja sintrataan kestomagneeteiksi.

Tekniikan nykyisen tason puitteissa on myös tunnettua valmistaa metalleja näiden oksideista pelkistämällä nämä oksidit kalsiumin avulla. Niinpä tunnetaan jo vuodesta 1927 vanadiinioksidin pelkistäminen kalsiumin avulla kalsiumkloridin läsnäollessa seuraavan yhtälön mukaan V205 + 5Ca + 5Cad2 * 2V + 5CaO + 5CaCl2

Pelkistäminen suoritetaan teräspommissa 900...950 °C:ssa. Tällöin saadaan valmistetuksi metalli, jonka puhtausaste on jopa 99,80*.

Tätä menetelmää sovelletaan vielä nykyäänkin periaatteessa samalla tavoin vaikkakin teknologisesti paljon modernisoituna. Vanadiini- 3 5961 6 oksidin asemesta on myös käytetty sirkoniumin, titaanin, nikkelin ja volfrämin oksideja.

Harvinaisten maametallien oksidien pelkistäminen kalsiumin avulla on kylläkin tunnettu, mutta tämä menetelmä ei ole saavuttanut mitään merkitystä, koska reaktion lämpöbilanssi on hyvin heikosti negatiivinen, ja muuttuu 1873 °K:etä alkaen heikosti positiiviseksi, joten reaktio sujuu huomattavasti lämpöä kuluttaen niin, että vain vaikeasti voidaan valmistaa vastaavaa metallia suurehkoin määrin.

Keksinnön tarkoituksena on valmistaa harvinaisten maametallien ja koboltin seosteita, jotka ovat helposti jauhettavissa tai joita saadaan suoraan jauhemaisina, ja joissa seostekomponenttien moolisuhde voidaan säätää tarkasti sellaiseksi, että samoissa reaktio-olosuhteissa myös saadaan seosteita, joiden rakenne ja komponentit tyypiltään ja määrältään ovat toistettavissa. Tämä on erittäin tärkeätä kesto-magneettisten seosteiden valmistuksessa, koska magneettisesti tehokkaiden rakennekomponenttien pitoisuuden on oltava mahdollisimman suuri.

Keksintö tunnetaan siitä, että harvinaisten maametallien ja koboltin hienojakoisten oksidien seoksia yhteispelkistetään kalsiumhöyryn avulla noin 1000...1400 C:ssa ja « 10” torrin paineessa, että reaktiotuote hienonnetaan mekaanisesti hiukkaskokoon, joka on <100^ m, ja että tämä HM-kobolttiseoste erotetaan reaktion sivutuotteista happojen vesiliuoksilla käsittelemällä tai magneettisesti tai uuttamalla.

Tällöin käytetään hyödyksi harvinaisten maametallien oksidien ja koboltin oksidien erilaisia termodynaamisia olosuhteita. HM~oksidien kalsioterminen pelkistyminen tapahtuu heikosti eksotermisesti, kuten edellä jo mainittiin, kun taas kobolttioksidin vast, kobolttioksidien pelkistyminen tapahtuu voimakkaasti eksotermisesti niin, että yhteis-pelkistämisprosessin lämpöbilanssi tulee positiiviseksi ja oksidiseos voidaan pelkistää nopeasti, kvantitatiivisesti ja hyväksyttävissä lämpöolosuhteissa. Ybteispelkistyksen tämä kalsioterminen kaksois-reaktiomenetelmä on uusi.

Kobolttioksideina käytetään pääasiallisesti C020^.a ja Co^O^ta.

4 5961 6

Koboltin ja HM:n oksidien seos säädetään halutun rakenteen ja rakenne-koostumuksen mukaan. Koska pääasiallisesti halutaan saada SEgCOy-, SBCo^- ja SEgCo^y-yhdisteitä, pelkistetään kulloinkin haluttujen rakenneosuuksien mukaan koboltin ja HM+n oksidien sellainen seos, että muodostuva atomisuhde on 1:3*.*1:9* Koska yleensä suositaan HMCo^-vaihetta, on myös HM:n ja koboltin atomisuhde sopivasti 1:5.

Käytetyn HM:n tyyppi riippuu muodostuvan magneettiaineen hinnan ja energiatulon kompromissista, siis käytetäänkö HM-oksidina suhteellisen halpoja lantanin ja seriumin oksideja tai muita HM-oksideja, tai puhdasta tai likimain puhdasta samarlumoksidia, joka erikoisen hyvin soveltuu kestomagneettiaineiden valmistamiseksi.

Reaktio sujuu noin 1000...1400 °C:ssa, jolloin ylläpidetään painetta, joka on enintään 10" torria.

Kalsioterminen pelkistyminen tapahtuu kaasumaisen kalsiumin vaikutuksesta. Reaktion käynnistyttyä se jatkuu oksidiseokeessa helposti ja kvantitatiivisesti edellä mainittuja lämpötiloja käytettäessä. Tällöin muodostuu jauhemainen ... tiivis mutta viimeksi mainitussa tapauksessa helposti jauhettavissa oleva reaktiotuote, joka muodostuneen HM-kobolttiseosteen ohella pääasiallisesti sisältää kalsiumoksidia epäpuhtautena. Tämä epäpuhtaus voidaan yksinkertaisesti erottaa HM-kobolttiseoeteesta. Sen jälkeen, kun reaktiotuote on hienonnettu hiukkaskokoon joka on < 100 yum, liuotetaan se laimealla hapolla, esim. laimealla suolahapolla tai etikkahapolla tai saatetaan kulkemaan magneettierottimen kautta tai erotetaan soveltamalla ennestään tunnettua uutosmenetelmää.

Lukuisista julkaisuista ja patenttiselitykeistä on tunnettua, että koboltin määrätyt osuudet HM-kobolttiseosteissa voidaan korvata yhdellä tai useammalla alkuaineista rauta, nikkeli, mangaani ja kupari. Tällä tavoin modifioitujen ssosteiden valmistus on mahdollista myös tätä uutta yhteispelkistämismenetelmää sovellettaessa, jolloin enintään 60 mooli-£ kobolttioksidista voidaan korvata yhdellä tai useammalla alkuaineista rauta, nikkeli, mangaani, kupari tai näiden oksideilla.

Keksinnön mukaisella tavalla pelkistettäessä muodostuu sangen hieno- 5 5961 6 jakoista jauhetta, jonka hiukkaskoko on rajoissa > 0...<T 20 yx a.

Tämä alue määräytyy käytännössä HM-oksidin, kobolttioksidin ja kalsiumin eri osuuksista. Edelleen voi käsittelyn kannalta ja jauheiden muiden ominaisuuksien saavuttamiseksi olla eduksi eräiseä olosuhteissa suurentaa jauheen hiukkaskokoa. Hiukkaskokoa voidaan suurentaa esim. kolmen eri toimenpiteen avulla, joita sovelletaan erikseen tai yhdistelminä. Eräs näistä toimenpiteistä on kobolttioksidin osittainen korvaaminen kobolttijauheella. Mitä suurempi määrä kobolttioksidia korvataan kobolttijauheella, sitä karkeammaksi jauhe muuttuu. Valmistusmenetelmän termodynamiikka asettaa kuitenkin rajansa kobolttioksidin korvaamiselle kobolttijauheella, joten käytännössä ei voida korvata enempää kuin Q0% kobolttioksidista jauhemaisella koboltilla. Tällöin hiukkasten koko suurenee arvoon noin 200...300 yam.

Eräs toinen mahdollisuus suurentaa hiukkasia perustuu siihen, että lisätään enintään 50% kalsiumkloridia HM-oksidin ja kobolttioksidin seokseen. Kalsiumkloridi muodostaa pelkistämisprosessin aikana nestemäisen faasin ja edistää täten rakeiden kasvua.

Eräs toinen mahdollisuus perustuu siihen, että oksidiseokseen lisätään enintään 10% rikkiä. Tämän syynä on se, että kaleiumsulfidi muodostuu eksotermisesti, joten lämpötila nousee vastaavasti.

Sekä kalsiumkloridi että muodostunut kalsiumsulfidi voidaan helposti erottaa reaktiotuotteesta esim. pesemällä tai muulla tavoin erottamalla.

kuten alussa jo mainittiin, suoritetaan yhteispelkistäminen höyry-mäisen kalsiumin avulla. Kalsiumhöyry kehitetään sopivasti siinä reaktiotilassa, jossa myös HM-oksidin ja kobolttioksidin seos yhteis-pelkistetään. Kalsiumin höyryn muodostamiseksi reaktiotilassa käytetään kuitenkin omaa reaktioastiaa. Kalsiumin vapauttamiseksi voidaan erikoisesti hienojakoinen kalsiumoksidi saattaa reagoimaan alumiini-jauheen kanssa noin 1000...1500 °C:ssa. Tämä tapa samanaikaisesti valmistaa kalsiumia ennen HM-oksidin ja kobolttioksidin yhteispslkis-tämietä tai tämän aikana edustaa keksinnön mukaisen tavan erästä erikoisen edullista suoritusmuotoa.

Tämä erikoisen edullinen yhteispelkistäminen toteutetaan sopivasti 6 5961 6 erikoisrakenteisessa laitteessa, jona on ulkoilmalta suljettu uuni, jossa on sopivasti keskellä sijaitseva reaktiotila, joka voidaan pumpun avulla tyhjentää ilmasta paineeseen, joka on = 10“2...10“5 torria, ja jossa on kaksi erikseen kuumennettavaa ylöspäin avointa reaktio-astiaa. Toiseen reaktioastiaan pannaan HM-oksidin ja kobolttioksidin seos, ja toiseen reaktioastiaan pannaan kalsiumoksidin ja alumiinin seos.

Tällöin on erikoisen edullista sijoittaa kalsiumoksidin ja alumiinin reaktiota varten tarkoitettu astia sen reaktioastian alle, jossa käsitellään HM-oksidin ja kobolttioksidin seosta.

Reaktiotila on sopivasti tehty krominikkeliteräksestä, samoin kuin se reaktioastia, joka sisältää HM-oksidin ja kobolttioksidin seosta.

Tämä reaktioastia vuorataan sopivasti kalsiumoksidilla. Sen sijaan voidaan se reaktioastia, jossa kalsiumia kehitetään kalsiumoksidin ja alumiinin välisen reaktion avulla, olla rautaa.

Reaktiotilalla on siinä olevien reaktioastioiden takia määrätty halkaisija. Reaktiotilasta pumppuun johtavalla imuistukalla on reaktiotilan halkaisijaan verrattuna oltava pieni sisäaukko, joka on enintään 10 mm. Kun kalsiumoksidin ja alumiinijauheen välisessä reaktiossa vapautuu kalsiumhöyryä, tiivistyy osa tästä kalsiumista imuistukan kylmemmässä Λ osassa ja sulkee lopuksi = 10“ torrin paineeseen tyhjennetyn reaktio-tilan pienellä kalsiumtulpalla niin, että järjestelmä tiivistää itsensä. Tämä uunin yläosassa sijaitseva imuputki ympäröidään sopivasti jäähdytyselementeillä, esim. lämmöltä suojaavilla kilvillä.

Jotta estettäisiin reaktiotilan muodon muuttuminen siinä ylläpidetyn alipaineen vaikutuksesta, tiivistetään sopivasti ympäröivä uuni uiko-ilmasta ja tyhjennetään noin 10“ torrin paineeseen.

Oheinen kuvio Λ esittää kaaviollisesti tällaista uunia: Uuni muodostuu reaktiotilasta 1, jossa on kaksi reaktioastiaa 2 ja 3. Reaktio-astia 2 on vuorattu kalsiumoksidilla, ja siihen pannaan sopivasti puristuskappaleiksi puristettu HM-oksidin ja kobolttioksidin seos. Reaktioastiaan 3 pannaan kalsiumoksidin ja alumiinijauheen seos. Reaktiotilan 1 yläpäässä olevan ohuen teräsputken 4 kautta voidaan kehitää alipaine, joka on ^ 1 x 10 torria. Itse uuni on kaasun- 7 5961 6 pitävä» ja teräsputken 4 ulostulokohta on tiivisteellä 8 erotettu ulkoilmasta. Uunin yläosassa on lämmöltä suojaavat kilvet» jotka heijastavat uunissa olevan reaktiotilan lämpöä, vast, suojaavat tältä lämmöltä niin, että imuputki 4 voidaan pitää reaktiotilaa 1 kylmempänä. Reaktiotilan ulkopuolella on kaksi erikseen kytkettyä kuumennuspiiriä 5 ja 6, joita käytetään yläpuolisen reaktioastian 2, vast· alapuolisen reaktioastian 3 kuumentamiseen. Uunin 7 ulkomuuraus on sopivasti tehty magnesiittikivistä, jotka on liitetty yhteen saumattomasti.

Varsinainen keksintö toteutetaan seuraavasti: teknisestä vedettömäs tä kalsiumoksidista, jonka maksimihiukkaskoko on 50 ^m, sekä hienojakoisesta alumiinijauheesta, jonka hiukkasista 75# on<60 fxm, valmistetaan puristuskappaleita käyttämällä noin 4000 kp/cm^ suuruista puristuspainetta, joiden kappaleiden korkeus on 30 mm ja halkaisija on myös 30 sun. Nämä puristuskappaleet pannaan alapuoliseen reaktio-astiaan, joka sijoitetaan reaktiotilaan. Yläpuolinen reaktioastia vuorataan kalsiumoksidilla ja täytetään tämän jälkeen puristuskappa-leilla, jotka on tehty HM-oksidin ja kobolttioksidin seoksesta. Tämä reaktioastia asetetaan alempana olevan reaktioastian päälle, minkä jälkeen koko reaktiotila suljetaan tyhjönpitävästi yläkannella. Reaktiotila sijoitetaan tämän jälkeen uuniin, joka suljetaan ulko-kannella. Samalla kehitetään reaktiotilassa 1 vallitseva sisäpuolinen alipaine ja uunissa vallitseva ulkopuolinen alipaine, jolloin „2 sisäpuolisen alipaineen on oltava noin 10 torria, mikäli mahdollista 10“3 torria. Nimellistyhjön tultua saavutetuksi käynnistetään alapuolisen reaktioastian ja yläpuolisen reaktioastian kuumennus. Alapuolisessa reaktioastiassa reaktio alkaa jo 600 °C:ssa, jolloin muodostuu kalsiumia. Ilmaa jatkuvasti reaktiotilasta poistettaessa kohotetaan molempia kuumennuslämpötiloja jatkuvasti. Riippuen reaktio-astiassa 3 vallitsevasta paineesta muodostuu 900 °C:sta alkaen kalsium-höyryä, joka nousee reaktiotilan yläosaan ja hitaasti sulkee ohuen tuloputken (pelkistysainetta on ylimäärin läsnä), koska kalsiumhöyry tiivistyy lämpötila-alueella 600...620 °C. Tiivistymisen jälkeen reaktiotilassa 1 vallitsee erittäin suuri tyhjö. Koska kaikkialla esiintyy kalsiumhöyryn muodostama höyrytila, syntyy kalsiumin lisä-imuvaikutue Cfeetter"-ilmiö), joka sitoo jäännöskaasua.

Tehollisen reaktioajan pituus on noin 2 tuntia. Tämän jakson kuluttua kuumennus lopetetaan ja koko uunijärjestelmä jäähdytetään huoneen- β 5961 6 lämpöön. Tämän jälkeen uunin kanei avataan, säteilysuojat poistetaan ja reaktiotila poistetaan reaktioastioineen. Tämän jälkeen reaktio-tila avataan ja astiassa 2 oleva reaktiotuote voidaan siirtää edelleen käsiteltäväksi. Tämä tuote esiintyy kuohkeina...keäkikovina huokoisina kakkuina, jotka voidaan helposti poistaa reaktioastiasta.

Seuraavat koetulokset kuvaavat keksinnön mukaan valmistettujen seoste-jaukeiden ominaisuuksia.

Taulukko 1 Märkäkemiallieen menetelmän avulla käsitellyn samarium-koboltti-seos te jauheen ominaisuudet Tämän menetelmän mukaan reaktiotuote jauhettiin ja kalsium pestiin pois siitä laimennetun suolahapon avulla. Liika suolahappo poistettiin tislatulla vedellä pesemällä.

Sm-pitoisuue Co-pitoisuus Ga-pitoisuus Op-pitoisuus Koe no (¢)__(miljoonasosaa) 1 33,12 66,03 0,011 1280 2 32,94 67,00 0,280 830 3 33,38 66,00 0,180 940 4 33,15 66,49 0,045 650 5 33,05 66,30 0,072 610 6 33,45 66,39 0,145 780 7 33,40 66,26 0,070 500 8 32,92 66,70 0,063 1240 9 33,18 66,31 0,710 1000 10 33,28 66,14 0,130 590

Analyysituloksista nähdään selvästi, että voidaan saavuttaa seostei-den koostumuksen suhteellisen hyvä toistettavuus.

Suurempia eroja esiintyy kalsiumpitoisuuden suhteen. Kalsiumpitoisuudet vaihtelevat rajoissa 630...2800 miljoonasosaa, kun taas happipitoisuuden vaihtelu tapahtuu melko pienellä alueella, mikä johtuu siitä, että käytetään itsesulkeutuvaa reaktiotilaa ja että pelkistäminen suoritetaan kalsiumhöyryssä.

9 5961 6

Taulukko 2

Magneettisen erotusmenetelmän avulla käsitellyn samarium-koboltti-seostejauheen ominaisuudet

Jauhetut reaktiotuotteet erotettiin magneettierottimen avulla.

Sm-pitoisuus Co-pitoisuus Ca-pitoisuus Op-pitoisuus Koe no (#)_(JQ___(miljoonasosaa) 1 32,84 66,34 0,284 2820 2 33,09 66,16 0,650 1940 3 32,75 66,40 0,123 1130 4 32,98 66,10 0,134 2000 5 32,75 66,26 0,298 16Θ0 6 33,18 66,10 0,359 1540 7 33,00 65,95 0,099 980 8 32,91 65,92 0,834 1900 9 32,78 66,30 0,810 1530 10 32,77 66,48 0,243 1400

Tarkastettaessa koetuloksia, jotka saatiin magneettisesti erottamalla seostekomponentit epämagneettisesta osuudesta, osoittautui, että kalsiumoksidin pitoisuus on suurempi kuin niissä seostajauheissa, joita valmistettiin märkäkemiallisesti. Voidaan myös todeta samarium» ja kobolttipitoieuuksien suurempia vaihteluja.

Vaikeus saavuttaa seostejauheiden suurempia puhtausasteita perustuu siihen, että huolimatta reaktiotuotteiden perusteellisesta bienonta-misesta yhä esiintyy seostejauheiden osia, joihin on sulkeutunut oksidiybdisteitä.

Kun tämä oksidiosuus on pieni, vast, paljon pienempi kuin magnetoitavissa oleva metalliosuus, liittyy oksidiosuus metalliosuuteen magneettikentän avulla erotettaessa ja esiintyy luonnollisesti jälleen analyyttisesti HM-koboltti- vast, samarium-koboltti-seosteessa.

Taulukossa 3 on esitetty yhteenvetona sellaisten muiden samarium-kobolttiseoeteiden fysikaalisia ominaisuuksia, jotka on erotettu märkäkemiallisesti reaktiotuotteista. Puristus- ja sintrauskelpoisia metallijauheita tiiviiksi sintrauskappaleiksi työstettäessä ovat kuten tunnettua tärkeät sellaiset ominaisuudet, kuten raviatustiheys, 5961 6 ίο koputustiheys ja keskimääräinen hiukkaskoko, jotka voidaan ilmaista tunnettujen koemenetelmien, kuten ASIM-menetelmien mukaan.

Taulukossa 4 on yhteenvetona esitetty magneettisesti käsiteltyjen metallijauheiden fysikaaliset ominaisuudet.

Taulukko 3 Märkäkemiallisesti käsiteltyjen eamarium-kobolttiseosteiden fysikaaliset ominaisuudet

Ravistustiheys Koputustiheys Keskimääräinen Koe no_(g » cm-3)_(g » cm1*)_hiukkaskoko (Atm)_ 1 2,85 3,24 25 ± 15 2 3,24 3,85 35 t 17 3 4,25 4,64 10 ί 3 4 4,30 4,73 12 ± 4 5 2,95 3,90 29 * 13 6 3,85 4,19 103 t 28 7 3,20 3,60 150 ± 35 8 4,10 4,45 210 ± 43 9 4,22 4,48 155 - 25 10 3,45 3,88 160 ± 20

Kokeet 1...5 on suoritettu käyttämällä seosteita, joissa on 1 gramma-atomi samariumia ja 5 gramma-atomia kobolttia oksideinaan, jotka on pelkistetty. Kokeet 6...10 on sen sijaan suoritettu seostekoostumuk-sella, jossa on 1 gramma-atomi samariumia oksidina, 4 gramma-atomia kobolttimetallia ja 1 gramma-atomi kobolttia oksidina, mistä myös suuremmat keskimääräiset hiukkaskoot johtuvat.

Taulukko 4

Magneettisesti käsiteltyjen samarium-kobolttiseosteiden fysikaaliset ominaisuudet

Claims (14)

11 5961 6 K Ravistustiheys Koputustiheys Keskimääräinen _(g · cm-3)_(g · cm~3)_hiukkaskoko (jän) 1 3,10 3,65 50 * 10 2 3,60 3,92 41 ± 8 3 4,25 4,75 30 ± 6 4 3,00 3,35 25 * 5 5 3,10 3,55 19* 3 6 4,00 4,25 48 * 5 7 4,25 4,75 69 * 7 8 3,95 4,35 75 ± 8 9 4,10 4,40 53 * 6 10 4,65 4,90 44 ± 5 Kokeissa 1...5 pelkistettiin myös oksidiseoksia, joissa oli 1 gramma-atomi samariumia ja 5 gramma-atomia kobolttia oksidina. Kokeissa 6...10 korvattiin 4 gramma-atomia kobolttioksidia kobolttimetalli-jauheella.

1. Tapa valmistaa harvinaisten maametallien ja koboltin jauhemaisia tai helposti jauhettavissa olevia seosteita kalsiotermisen reaktion avulla, tunnettu siitä, että harvinaisten maametallien ja koboltin hienojakoisten oksidien seoksia yhteispelkistetään kalsium- O ^ o höyryn avulla noin 1000...1400 C:ssa ja = 10 i torrin paineessa, että reaktiotuote hienonnetaan mekaanisesti hiukkaskokoon, joka on <100 /um, ja että tämä HM-kobolttiseos erotetaan reaktion sivutuotteista happojen vesiliuosten avulla tai magneettisesti tai uuttamalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kalsiumhöyry valmistetaan ennen yhteispelkistämistä tai tämän aikana saattamalla hienojakoinen kalsiumoksidi ja alumiinijauhe reagoimaan noin 1000...1500 °C:ssa samassa reaktiotilassa, mutta kuitenkin omassa reaktioastiassa, jossa ei ole harvinaisten maametallien ja kobolttioksidin seosta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että harvinaisten maametallien ja koboltin oksidien seoksen atomisuhde on noin 1:3...1:9, sopivasti 1:5. 12 5961 6 H. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tapa, tunnettu siitä, että harvinaisen maametallin oksidina on samariumoksidi.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että seoksessa kobolttioksidi on osittain korvattu kobolttijauheella.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että seoksessa lisäksi on enintään 50% kalsiumkloridia.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että seoksessa lisäksi on enintään 10% rikkiä.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että seoksessa enintään 60 mooli-% kobolttioksidia on korvattu yhdellä tai useammalla alkuaineista rauta, nikkeli, mangaani, kupari tai niiden oksidit.

9. Laite patenttivaatimuksen 2 mukaisen tavan toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on ulkoilmasta suljettu uuni (7), jossa sopivasti keskellä on reaktiotila (1), josta ilma on poistettu ζ o q pumpun avulla paineeseen, 3oka on = 10" ...10 torria, ja jossa on kaksi erikseen kuumennettavissa olevaa ylöspäin avointa reaktioastiaa (2, 3).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että kalsiumoksidin ja alumiinin reaktioon käytettävä reaktioastia (3) on sovitettu harvinaisten maametallien ja koboltin oksidien seosta varten tarkoitetun reaktioastian (2) alapuolelle.

11. Patenttivaatimuksen 9 ja 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että harvinaisten maametallien ja koboltin oksidien reaktio-astia (2) on vuorattu kalsiumoksidilla.

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiotilan (1) imuistukalla on, verrattuna reaktiotilan halkaisijaan, pieni avoaukko, joka enintään on noin 10 mm.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, 5961 6 1 3 että imuistukka on ympäröity jäähdytyselementeillä, esim. lämmöltä suojaavilla kilvillä.

14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktioastiat (2, 3) ympäröivä uuni (7) voidaan tyhjentää noin 10 torrin alipaineeseen.