PL24302B1 - Sposób wytwarzania w naczyniu szczelnie zamknietym osadu jednego lub kilku metali wysoce elektrododatnich. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobów wytwarzania osadów metali elektrododat¬ nich (t. j. metali grupy) potasowców i wap- niowców) wewnatrz naczyn szczelnie za¬ mknietych. Naczynie jest szczekiie za¬ mkniete, gdy otaczajaca je atmosfera nie moze przedostac sie do jego wnetrza. Nie potrzeba go uszczelniac od pompy, za po¬ moca której wytwarzana jest w nim próz¬ nia. Zwlaszcza zas wynalazek dotyczy mniej lotnych z wymienionych metali, a mianowicie: litu, sodu, wapnia, strontu i baru.Wysoce elektrodod&tnie metale sa osa¬ dzane w zamknietych naczyniach w celu powleczenia metalem pochlaniajacym ga2y czesci wewnatrz naczynia, albo w celu wy¬ tworzenia katody fotoelektrycznej. W obu tych przypadkach wymagane jest, zeby metal zostal osadzony wewnatrz naczynia w postaci warstewki o czystej powierzchni.Wywiazywanie sie gazów podczas osadza¬ nia jest zwykle niepozadane.Dotychczas stosowane sa nastepujace sposoby osadzania metali w naczyniach szczelnie zamknietych: 1) niezwiazany me¬ tal ewentualnie pokryty warstewka ochron¬ na zostaje umieszczony w naczyniu oraz rozpylony przez nagrzanie; 2) w naczyniu zostaje umieszczony malo utleniajacy sie sto,pi odpowiedniego metalu, po czym metal zostaje rozpylony za pomoca podgrzania;3) WTn&czyniu zostaje umieszczony zwiazek metaHTIzwykle azotek), nastepnie podda¬ ny rozkladowi, po czym nastepuje rozpy¬ lenie metalu; 4) w naczyniu zostaje umie¬ szczony zwiazek metalu; zmieszany z czynnikiem redukujacym (zwykle innym metalem), nastepnie zwiazek ten zostaje uwolniony od czynnika redukujacego, po czym zostaje rozpylony.W wiekszosci sposród wymienianych sposobów substancja sluzaca do osadzania metalu w naczynia jfast mniej lub wiecej nietrwala w zetknieciu z atmosfera i dlate¬ go nalezy ja przechowywac bez dostepu powietrza. Przy u^yc&t azotków wedlug; sposobu 3 uwalnianiu metalu towarzyszy nieuniknione wywiazywanie isie gazu, co zreszta moze równiez wystepowac przy stosowaniu innych wymienionych sposobów.Wykryto, ze wywiazywanie sie gazów mozna usunac, uwalniajac metal z produkt tu pewnych reakcyj, prowadzonych na zewnatrz uszczelnionego naczynia.Wedlug wynalazku wysoce'.elektrodo-, datni metal zostaje wewnatrz szczelnie zamknietego naczynia rozpylony z odpo¬ wiedniego glinku (aluminitu), Wytworzo¬ nego na zewnatrz naczynia. Glinek ozna¬ cza tutaj i w dalszym ciagu opisu zwiazek, zawierajacy jako zasadnicze skladniki wysoce elektrododatni metal i glin oraz pochodzacy z chemicznej reakcji miedzy odpowiednimi, zawierajacymi tlen zwiaz¬ kami metalu oraz glinem lub tlenkiem gli¬ nu. Najodpowiedniejszymi tlenowymi zwiazkami sa tlenki lub zwiazki latwo przeksztalcajace sie w tlenki, np. weglany.Scisly sklad produktów pochodzacych z tych reakcyj nie zostal calkowicie ustalo¬ ny, lecz za pomoca analizy promieniami X stwierdzono, ze reakcje opisane bardziej szczególowo ponizej prowadza do wytwo¬ rzenia budowy krystalicznej róznej od bu¬ dowy substancyj poczatkowych, i dlatego reakcje nazwano reakcja chemiczna.Jesli pozadane jest jednoczesne osa¬ dzanie kilku metali, to mozna uzyc do roz¬ pylania glinku, wytworzonego z mieszaniny .tlenowych zwiazków kilku metali.Uszczelnione naczynie nie powinno oczywiscie zawierac takiej ilosci czynnego gazu, któraby wiazala wszystek uwolniony metal. Najlepiej naczynie calkowicie opróz¬ nic lub wypelnic gazem obojetnym pod ci¬ snieniem, nie przekraczajacym kilku mm slupa rteci.Jesli metalem przeznaczonym do osa¬ dzenia jest bar, stront; wapn albo lit, to od¬ powiednie tlenki i glin mialko sproszkowa¬ ne zostaja wedlug wynalazku zmieszane w stosunku równoczastefczkowym, to znaczy takim, zeby liczba atomów tlenu w tlenku równala sie liczbie atomów glinu. Miesza¬ nina ta zostaje nastepnie ogrzana w ^odo¬ rze pod cisnieniem atmosferycznym w cia¬ gu godziny do 1000°C. Wytworzony glinek, który jest szary lub czarny, jest trwaly w temperaturze pokojowej, a nawet wyzszej.Porcja tego glinku zostaje wprowadzona do szczelnie zamknietego naczynia, które nastepnie zostaje opróznione do cisnienia znacznie nizszego od 1 mm slupa rteci, po czym glinek zostaje ogrzany do temperatu¬ ry w przyblizeniu 1000°C np. zapomoca pradów wirowych indukowanych w czesci metalowej, z która glinek styka sie. Metal wtedy uwalnia sie z szybkoscia wzrastaja¬ ca wraz z temperatura, przy czym gazu wywiazuje sie bardzo malo.Kiedy do osadzania stosowany jest sód, ta poniewaz tlenek jego jest bardzo nietrwatly w powietrzu, zamiast tlenku mozna stosowac weglan, który zostaje zmieszany z równoczasteczkowa iloscia gli¬ nu (to znaczy, ze liczba rodników C03 w weglanie równa sie liczbie atomów glinu) i ogrzany w wodorze do 1 OOO^C. Produkt zawiera wówczas wegiel. Wegiel ten moze byc nieszkodliwy, lecz w razie potrzeby mozna gó usunac ogrzewajac produkt w powietrzu do temperatury dostatecznie wy¬ sokiej do spalenia wegla. — 2 —Weglanami mozna równiez zastapic tlenki przy osadzaniu baru, strontu, wap- nia i litu, lecz przez zastapienie to nic sie nie zyskuje, gdyz wolny wegiel moze prze¬ szkadzac* Jesli metalem jest sód, to glin mozna zastapic tlenkiem glinu zawierajacym te sama liczbe atomów glinu. Analiza za po¬ moca promieni X wykazuje, ze otrzymany zostaje wówczas taki sam produkt, jak z glinem. Wytworzony glinek nie jest iden¬ tyczny pod wzgledem swej budowy krysta¬ licznej lub swych wlasciwosci, waznych dla sposobu wedlug wynalazku, ze znanym glinianem sodu. Przeciwnie, zastapienie go glinianem nie jest korzystne.Przy uzyciu tlenków, a nie weglanów metali, glinek mozna wytworzyc przez o- grzewanie w piecu prózniowym zamiast w wodorze. Lepiej jest wtedy stosowac krót¬ szy czas ogrzewania i nizsza temperature, np. 700° przez 15 minut. Jesli temperatura jest zbyt wysoka lub ogrzewanie zbyt dlu¬ gie, nastepuje strata metalu wskutek przed¬ wczesnego rozkladu na atomy. Podczas reakcji wywiazuje sie zwykle znaczna ilosc gazu i dlatego nalezy bez przerwy piec wypompowywac; i wlasnie wskuWk wywia¬ zywania gazu niezbedne sie staje wytwa¬ rzanie glinku raczej na zewnatrz szczelnie zamknietego naczynia, niz jednoczesne wytwarzanie glinku i uwalnianie metalu wewnatrz naczynia.Wodór prawdopodobnie nie gra zasad¬ niczej roli w reakcji, lecz redukuje slady weglanu, zawartego zawsze w handlowych tlenkach, oraz zapobiega parowaniu meta¬ lu, któryby w przeciwnym razie ulatnial sie z wytworzonego glinku- To jest powodem, dla którego stosowanie sposobu wedlug wynalazku do metali mniej lotnych jest szczególnie odpowiednie. Zawodzi ono w przypadku bardzo lotnego cezu, poniewaz ten metal, o ile wogóle wydziela sie, na¬ tychmiast ulatnia sie z glinku po jego wy¬ tworzeniu. Nawet dla potasu stosowanie tego sposobu nie jest na ogól wygodne, cho¬ ciaz wykonalne w praktyce. Z drugiej stro¬ ny nalezy zaznaczyc, ze temperatury po¬ trzebne do uwolnienia metalu w opróznio¬ nym szczelnie zamknietym naczyniu sa znacznie wyzsze od temperatur, jakie by¬ lyby potrzebne, gdyby metale znajdowaly sie w postaci wolnej. Tak wiec sód paruje swobodnie w temperaturze 200aC, lecz z glinku uwalnia sie dopiero przy 1 OW^C, Jesli celem stosowania sposobu wedlug wynalazku jest osadzenie substancji po¬ chlaniajacej gazy wewnatrz naczynia, to glinek wytwarzany jest zwykle w ksztalcie kulek, które nastepnie sa stosowane w zna¬ ny sposób. Glin stanowi wtedy odpowied¬ nie spoiwo dla kulek. Mozna go dodac w ilosci 5% do sproszkowanego glinku po wytworzeniu sproszkowanego glinku, albo tez mozna go dodac w nadmiarze powyzej proporcji równoczasteczkowej przy wytwa¬ rzaniu glinku. Obecnosc glinu w tak malej ilosci nie ma zadnego znaczenia dla uwal¬ niania metalu elektrododatniego. Nieraz jednakze glin zwieksza szybkosc uwalnia¬ nia sie metalu w danej1, temperaturze, dzie¬ ki czemu temperatura, do jakiej nalezy o- grzac glinek w szczelnie zamknietym na¬ czyniu, moze byc obnizona.Jesli celem stosowania sposobu we¬ dlug wynalazku jest wytworzenie katody fotoelektrycznej (np. z litu) w ten sposób, aby metal zostal osadzony tylko na ogra¬ niczonej powierzchni, to glinek mozna u- miescic w rurce niklowej z malym otwor¬ kiem, przez który pary metalu moga ucho¬ dzic w pozadanym kierunku. Rurke mozna ogrzewac zapomoca nawinietego na nia u- zwojenia, wskutek czego mozna regulo¬ wac temperature, a tym samym szybkosc uwalniania sie metalu. % ¦ PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania w naczyniu szczelnie zamknietym osadu jednego lub - 3 -kilku metali wysoce elektrododatnich, zna¬ mienny tym, ze wewnatrz szczelnie za¬ mknietego naczynia ogrzane zostaja w przyblizeniu do 1 000°C jeden lub kilka glinków wytworzonych na zewnatrz wy¬ mienionego naczynia.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze glinki sa wytwarzane przez o- grzewanie mieszaniny tlenków metali wy¬ soce elektrododatnich z glinem, przy czym ilosc glinu jest równa lub nieco przewyz¬ sza ilosc tlenku, odpowiadajaca stosunko¬ wi równoczasteczkowemu glinu do tlenku.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamien¬ ny tym, ze mieszanina tlenków metali z glinem zostaje ogrzana w wodorze w przy¬ blizeniu pod cisnieniem atmosferycznym do temperatury okolo 1 OO^C.
4. 4. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze mieszanina tlenków me¬ tali z glinem zostaje ogrzana w piecu próz¬ niowym do temperatury nie przekraczaja¬ cej i ootyc.
5. 5. Odlmiana sposobu wedlug zastrz. 1 — 3, znamienna tym, ze glinki sa wytwa¬ rzane przez ogrzewanie mieszaniny we¬ glanów metali elektrododatnich z glinem, przy czym ilosc glinu jest równa lub nieco przewyzsza ilosc odpowiadajaca stosunko¬ wi czasteczkowemu glinu do weglanu, o- grzewanie zas zachodzi w temperaturze okolo 1 OWFC w wodorze w przyblizeniu pod cisnieniem atmosferycznym.
6. 6. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 5, znamienna tym, ze glinek metalu wysoce elektrododatniego jest wytwarzany przez ogrzewanie mieszaniny weglanu sodowego z tlenkiem glinu do temperatury okolo 1 000°C w wodorze, przy czym stosunek ilosci weglanu do tlenku glinu jest w przy¬ blizeniu równy ich stosunkowi czasteczko¬ wemu.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tym, ze glinki przed umieszcze¬ niem ich w naczyniu zostaja zmieszane w przyblizeniu z 5% glinu i uformowane w ksztalcie kulek. The M - 0 Valve Company Limited. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski. Wnrs/.iiwu PL