NO123803B

NO123803B -

Info

Publication number: NO123803B
Application number: NO169202A
Authority: NO
Inventors: M L Thominet
Original assignee: Ile De France
Priority date: 1966-07-29
Filing date: 1967-07-28
Publication date: 1972-01-17
Also published as: DE1695755B2; DE1695755C3; GB1169048A; NL6710416A; CS154573B2; DK123980B; CH491123A; NL133069C; AT277233B; US3573325A; CS154574B2; DE1795680B2; SE329159B; FR5723M; OA02609A; ES343692A1; DE1695755A1; FR1503908A; DE1795680A1; CH473820A

Description

Anvendelse av sammensatte metallovertrukne ikkemetalliske partikler for fremstilling av kompakte legemer.

Foreliggende oppfinnelse angår en anvendelse av sammensatte metallovertrukne ikke-metalliske partikler for fremstilling av kompakte legemer.

Gjenstander som er presset av pulvere av ikke-metalliske partikler som er intimt forbundet med pulver av bindemetaller, slik som høytemperaturlegeringer og cermets eller ceremels er vel kjent og har en ut-strakt anvendelse. Etterspørselen etter slike høytemperaturmaterialer er økende, særlig for maskindeler som opererer med stor hastighet og som er utsatt for høye temperatu-rer, for eksempel i jetmaskiner.

En videre viktig bruk av legemer som

er presset av slike ikke-metallpulvere og et bindemiddel består i å anvende f. eks. aluminiumoksyd og kopper som ledere for elektrisk energi. Det er blitt funnet at ledere, slik som samleskinner, kraftledninger og liknende som for eksempel er dannet av

aluminiumoksyd og kopper, er vesentlig sterkere enn kopper og selv om lednings-evnen er mindre enn for kopper, er den vesentlig høyere enn for materialer som er fremstilt ved vanlige legeringsmetoder.

Fremstillingen av kompakte legemer av tilfredsstillende sammensatte pulvere som omfatter ikke-metalliske partikler overtrukket med metall har hittil bydd på store vanskeligheter som har begrenset deres fremstilling og bruk. Det er nødvendig å presse legemene av bestanddeler i form av forholdsvis små partikler eller pulver. Overflatene på de dannede ikke-metalliske partikler er blitt forsynt med en film eller overtrekk av det metall som har interesse, og disse metallovertrekk på ikke-metalliske materialer er blitt fremstilt ved sprøytning eller påsprutning av metallet ved en temperatur som ligger over deres smeltetempe-ratur og/eller ved mekanisk avgnidning. Fremstilling av metallovertrekk ved sprøyt-ning eller sprutning er generelt begrenset til metaller som har forholdsvis lavt smeltepunkt og størrelsen av de resulterende partikler varierer over et stort område. Overtrekning av pulvere ved sprøytning byr og-så på alvorlige operasjonsvanskeligheter. En annen fremgangsmåte for overtrekning av ikke-metalliske stoffer er vakuummetal-lisering, men denne er kostbar og byr også på utførelsesvanskeligheter. Mekanisk blanding er langsom, kostbar og omfatter bruk av apparatur, slik som stangmøller, roterende plater og kulemøller og andre ty-per av blandere, idet en del av disse krever spesielle kostbare malemedier og/eller fo-ring. Dessuten har partiklene en tendens til å bli forurenset med partikler fra male-mediene eller fra foringen.

Ulempene ved disse tidligere kjente pressede kompakte legemer er derfor at disse ikke er blitt homogene, idet det er blitt mer eller mindre bindemiddelmasse, det vil si metall, mellom de ikke-metalliske partikler i selve legemet. Dessuten er det som ovenfor nevnt ofte forurensninger i massen.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe slike pressede kompakte legemer av et metall som virker som bindemiddel og ikke-metalliske partikler, hvilke har en praktisk talt helt homogen struktur.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at de pressede legemer fremstilles ved å presse pulvere som er blitt fremstilt ved den kjente reduserende utfelling av et metall på partikler av ikke-metalliske forbindelser, hvilke befinner seg i en ammoniakalsk opp-løsning.

Det har da vist seg at ved å regulere betingelsene kan man få et nøyaktig overtrekk av bindemiddel på de forskjellige partikler i pulverblandingen, slik at det legeme som presses av disse pulvere får en helt homogen konsistens.

Ikke-metalliske stoffer som egner seg for bruk i legeringer med høyt smeltepunkt er tungtsmeltelige oksyder, tungtsmeltelige metallsulfider, kullstoff i en hvilken som helst av dets krystallinske former, og særlig metalloksyder, f. eks. aluminiumoksyd, berylliumoksyd, toriumoksyd, zir-konoksyd, titanoksyd, silisiumoksyd og blandinger av disse oksyder og oksydkom-binasjoner av disse med kalsiumoksyd, slik som spinellgruppen. Videre ceriumoksyd, kromoksyd, uranoksyd og vanadiumoksyd. De tungtsmeltelige sulfider av cerium, thorium og uran er også nyttige.

Metallforbindelser som kan utfelles fra en ammoniakalsk oppløsning ved reaksjon med en reduserende gass ved forhøyet temperatur og trykk er slike fra gruppen osmium, rhodium, ruthenium, iridium, gull, platina, palladium, sølv, kopper, arsen, tinn, nikkel og kobolt. Vanligvis vil imidlertid disse utfellbare metaller være fra den grup-pe som omfatter sølv, kopper, nikkel og kobolt. Disse metaller kan utfelles meget lett i metallisk tilstand fra en ammonikalsk oppløsning ved reaksjon med en reduserende gass ved forhøyet temperatur og trykk.

Overtrekningen av de ikke-metalliske partikler skjer meget enkelt på den kjente måte ved at partiklene som har en slik størrelse at de kan dispergeres, suspenderes i en oppløsning slik at det dannes en grøt. Forbindelser av bindemiddelmetallet som skal utfelles er til stede i oppløsningen som et oppløselig salt. Faktorer som påvirker reduksjonen og utfelling av metall fra opp-løsningen er naturen og karakteristikken for de metaller som skal utfelles, temperatur og trykk ved hvilken reduksjonen ut-føres, naturen og karakteristikken for opp-løsningen og den anvendte reduserende gass. Alle disse faktorer må tas i betrakt-ning og operasjonsbetingelsene reguleres slik at de gir optimum utfelling av de ønskede metaller.

Ammoniakk foretrekkes vanligvis som det kompleksdannende amin. Ammoniak-ken eller en del av denne kan imidlertid erstattes med organiske aminer, slik som metylamin eller etyldiamin.

Den reduserende gass velges også med hensyn på alle faktorer som inngår i reduksjonen. Vanligvis er det ønskelig å utfelle de ønskede metallforbindelser vesentlig fri for forurensninger. Det er vanligvis foretrukket å anvende vannstoffgass som reduksjonsmiddel. Det kan imidlertid hvis ønskes anvendes andre reduserende gasser, slik som kullmonoksyd, metan, lysgass, na-turlig gass eller blandinger av reduserende gasser.

Den tid som kreves for reduksjonen er en funksjon av den temperatur og det trykk ved hvilken reaksjonen utføres og varierer omvendt med denne. Fortrinnsvis utføres reaksjonen ved en temperatur innenfor området fra ca. 90 til ca. 260° C. Reaksjonen kan utføres ved en temperatur under ca. 90° C, men har da en tendens til å gå for langsomt for operasjoner i teknisk må-lestokk. Reaksjonen kan også utføres ved en temperatur over ca. 260° C, men den økede hastighet for reduksjonen står ikke i forhold til de økede omkostninger ved det høytemperatur- og høytrykksutstyr som kreves.

Reduksjonen utføres under et partialtrykk for reduserende gass over ca. 4 atmosfærer, fortrinnsvis fra ca. 7 til ca. 35 atmosfærer, slik at det gir et totalt trykk på ca.

10 til ca. 70 atmosfærer, fortrinnsvis fra

ca. 18 til ca. 50 atmosfærer. Ved et partialtrykk for reduserende gass som ligger under ca. 4 atmosfærer, går reaksjonen for langsomt, og den økede hastighet for reaksjonen over ca. 35 atmosfærer tilsvarer vanligvis ikke omkostningene for det høy-trykksutstyr som kreves. Med uttrykket «totaltrykk» skal forstås det trykk som fremkalles ved den temperatur ved hvilken reduksjonen utføres pluss partialtrykket eller overtrykket fra den reduserende gass som anvendes.

Det utfelles metaller fra oppløsningen slik at det danner en film eller overtrekk på utsatte overflater av ikke-metalliske partikler, som hvis nødvendig, er impregnert med en katalysator eller et kjerne-dannende middel. Denne film eller overtrekk dannes på de ikke-metalliske partikler ved at det dannes en grøt sammensatt av den ønskede mengde av de ikke-metalliske partikler og en ammonikalsk oppløs-ning som i oppløsning inneholder eller er tilsatt den ønskede mengde av metall som et oppløselig salt. Det sammensatte pulver som fås etter denne reduksjon er etter vasking og tørking ideelt for pressing ved hjelp av vanlige fremgangsmåter slik at det danner de ønskede høytemperaturlege-ringer.

Det skal i det følgende for fullstendig-hets skyld angis noen eksempler på utfelling av bindemiddelmetall på råmetall-partikler ifølge den kjente reduserende ut-fellingsprosess, slik at det dannes pulvere som anvendes for pressing av gjenstander ifølge foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 1 :

En høytrykksautoklav fylt med 2000 ml nikkelammoniumsulfatoppløsning, som in-neholdt ca. 38,4 g/l nikkel, ca. 2,26 grammol fri ammoniakk pr. gramatom nikkel og hvori det var dispergert ca. 76,7 g/l ALA, fremstilt ved kalsinering av aluminium-ammoniumsulfatsalt. Autoklaven ble luk-ket, luften ble erstattet med vannstoffgass og opphetet til ca. 175° C. Ved denne temperatur ble vannstoff matet inn i autoklaven for å oppnå og holde et partialtrykk for vannstoff på ca. 18 atmosfærer, totaltrykk på ca. 35 atmosfærer. I ca. 15 minutter falt nikkelkonsentrasjonen i oppløsningen fra ca. 34,8 g/l til ca. 1,2 g/l. Produktet var i form av en blanding av A120;1 og nikkelpul-ver som ved analyse viste ca. 43,7 % nikkel og 56,3 % Al20:j.

Eksempel 2:

Forsøk 1 ble gjentatt med den forskjell at aluminiumoksydpartiklene ble impregnert med en ferrosulfatoppløsning som in-neholdt ca. 20 % ferrosulfat, FeSOj . 7H,0 i ca. 15 minutter ved romtemperatur. De partikler som var impregnert med ferrosulfat ble deretter skilt ut fra ferrosulfat-oppløsningen f. eks. ved filtrering og sam-men med nikkelammoniumsulfatoppløsnin-gen anbragt i reaksjonskaret. Al90;i partiklene som ble gjenvunnet fra reduksjonen var overtrukket med nikkel.

Følgende tabell 1 viser resultater som ble oppnådd ved fremstilling av sammensatte pulvere som egner seg for bruk som høytemperaturlegeringer. I hvert tilfelle blir reduksjonen utført ved en temperatur over ca. 150° C, fortrinnsvis ca. 175° C, under et partialtrykk for vannstoff på ca. 25 atmosfærer. Ammoniakk var til stede i oppløsningen i en mengde på ca. 2 grammol ammoniakk pr. gram atom sølv, kopper, nikkel eller kobolt og ammoniumsulfat var til stede i oppløsningen i en mengde på ca.

1 mol pr. gram atom av det metall som skal utfelles.

Claims

Anvendelse av sammensatte metallovertrukne ikke-metalliske partikler fremstilt som i og for seg kjent ved at tungtsmeltelige ikke-metalliske partikler dispergeres i en ammoniakalsk oppløsning hvori partiklene er uoppløselige og hvori er opp-løst en oppløselig forbindelse av et av me-tallene osmium, rhodium, ruthenium, iridium, gull, platina, palladium, sølv, kobber, arsen, tinn, nikkel eller kobolt, idet oppløs-

ningen bringes til å reagere med en reduserende gass ved forhøyet temperatur for å utfelle metallpartikler i elementær form på de tungtsmeltelige ikkemetalliske partikler, for fremstilling av kompakte gjenstander ved sammenpressing av pulveret.