SE466914B - Foerfarande foer framstaellning av svart titannitrid - Google Patents

Foerfarande foer framstaellning av svart titannitrid

Info

Publication number
SE466914B
SE466914B SE8901417A SE8901417A SE466914B SE 466914 B SE466914 B SE 466914B SE 8901417 A SE8901417 A SE 8901417A SE 8901417 A SE8901417 A SE 8901417A SE 466914 B SE466914 B SE 466914B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
reactor
plasma
titanium
titanium halide
direct current
Prior art date
Application number
SE8901417A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8901417L (sv
SE8901417D0 (sv
Inventor
T A Egerton
Original Assignee
Tioxide Group Plc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tioxide Group Plc filed Critical Tioxide Group Plc
Publication of SE8901417D0 publication Critical patent/SE8901417D0/sv
Publication of SE8901417L publication Critical patent/SE8901417L/sv
Publication of SE466914B publication Critical patent/SE466914B/sv

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/0821Oxynitrides of metals, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/076Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with titanium or zirconium or hafnium
    • C01B21/0763Preparation from titanium, zirconium or hafnium halides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894Processes carried out in the presence of a plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

Description

Åse 10 15 20 30 A l 1 exakt överensstämma med den kemiska sammansättningen för titannitrid, och i realiteten kan dessa mängder variera inom avsevärda gränser. Normalt kan ifrågavarande mängder motsvara titannitrider med den empiriska formeln TixNY, enligt vilken det molära förhållandet mellan x och y ligger inom intervallet 0,85 till 1,25 och företrädesvis 0,90 till 1,20.
Det svarta pulvret innehåller syre, såsom torde framgå av sammanhanget, i en mängd inom intervallet 1 till 10 vikt- procent av produktens totalvikt. I vissa materialprover, som undersökts genom ytanalys (t ex röntgenbaserad fotoelektron- spektroskopi) har det visat sig att syret övervägande befinner sig pà titannitridpartiklarnas yta, varvid dock röntgendiff- raktionsanalys icke indikerade förekomst av någon separat titanoxidfas.
Mängden syre, titan och kväve är relaterad till vad som erfordras i anslutning till produktens applikationsområde, och detta gäller även speciellt varje specifik partikeldimension hos produkten och denna aspekt belyses mera ingående i be- skrivningen som följer.
Enligt uppfinningsföremàlet innefattas även ett förfa- rande för framställning av svart titannitrid i form av att man upphettar ammoniak och titanhalogenid till en förbestämd reaktionstemperatur i anslutning till ett elektriskt plasma, som bildas i ett icke oxiderande gasflöde med utgångspunkt från en urladdning av likströmselektricitet mellan ett elekt- rodpar, varvid den upphettade gasen tillföres via ett in- loppsmunstycke in i en reaktor, och denna reaktor har sådan konstruktion och sådant arbetssätt att cirkulation igàngsättes hos det gasformiga materialet inuti reaktorn, varigenom recir- kulationsförhàllandet (RR) överstiger 2,5, och det svarta titannitridpulvret kan tillvaratas och enligt metoden definie- ras recirkulationsförhållandet enligt angiven formel RR _ 0,425 uns [D] 1/2 -o,42s varan vn varvid RR recirkulationsförhallande 10 15 20 25 30 35 a A 466 914 MN = gasströmmens massflödeshastighet via inloppsmunstycket R = inre radien för den reaktor inom vilken flöde äger rum fràn munstycket M = massflödeshastighet vid avstàndet 4R nedströms inlopps- munstycket Rn = radien för inloppsmunstyoket Dn = densiteten för det gasflöde som passerar inloppsmun- stycket D = densiteten för gaser inom reaktorn vid avståndet 4R ned- ströms inloppsmunstycket.
I sådana fall då reaktorn icke uppvisar konstant inre radie ställer sig formeln fortfarande tillämpbar om radien R approximeras till medelvärde.
Likaså kan en approximation vidtas beträffande densite- terna som beräknas genom att reaktioner och dissociering försummas.
Normalt ligger halten titanhalogenid utan att man fäster avseende vid reaktion eller dissociering inom intervallet 5 till 30 molprocent, företrädesvis 7 till 25 molprooent av det totala gasflödet.
Uppbyggnaden för reaktorn i diagramform framgår genom de bifogade ritningarna av fig. 1. Enligt ritningen är reaktorn 1 cylindrisk samt uppvisar konstant inre radie (R) i längd- riktningen. Det uppvärmda gasflödet tillföres via inloppet 13 genom munstycket 2 med inre radien Rn. Ett antal inlopp 4 är avsedda för reaktanterna. Genom diagrammet framgår en punkt X . vid avståndet 4 reaktorradier i reaktorns längdriktning från inloppsmunstycket jämte en anordning 10 för att separera produkten som släppas ut vid uttaget 14.
Reaktanterna uppvärmes till lämplig temperatur genom ett gasflöde i form av icke oxiderande gas som inertgas, t ex argon eller kväve eller väte. Denna gas upphettas genom att 4 UI 10 20 30 6 6 914 den får passera mellan ett elektrodpar vilket försörjes av likström med lämplig effektniva, vilken är tillräcklig för att i det därigenom erhållna gasplasmat tillföra reaktorn till- räcklig värmeenergi för uppvärmning av reaktanterna till erforderlig reaktionstemperatur. Den energi som överföres till gasplasmat vilket inmatas via inloppsmunstycket är beroende av ett flertal olika parametrar och det ställer sig önskvärt att upprätta en nettoeffekt i plasmat av 50 till 500 kcal per minut per mol titanahlogenid.
Spänningar och strömstyrkor kan användas inom ett brett intervall. Det ställer sig dock i ett stort antal fall lämp- ligt att den tillförda likströmsspänningen ligger inom ett intervall mellan 25 och 50 V för argon samt mellan 90 och 250 V, företrädesvis mellan 90 och 220 V för kväve eller väte samt att strömstyrkorna ligger mellan 200 ampere och 600 ampere för argon och mellan 80 ampere och 250 ampere för kväve och väte.
Reaktanterna innefattar titanhalogenid och ammoniak.
Halogeniderna är exempelvis fluorider och klorider, varvid titantetraklorid föredras. Reaktanterna tillföres separat i reaktorn vid gasplasmazonen via ett eller flera inlopp. Den använda flödeshastigheten är relaterad till den till gasplas- mat överförda effekten, varvid dock hastigheterna exempelvis kan variera mellan 0,1 och 5,0 mol per minut för titanhaloge- nid och mellan 0,2 och 15,0 per minut för ammoniak.
Reaktorn är så konstruerad och arbetar under sådana betingelser att recirkulationsförhàllandet enligt tidigare definition uppvisar ett värde av minst 2,5. Förhållandet överskrider normalt icke 10, varvid ett intervall motsvarande värden mellan 3 och 9 föredras.
Som torde framgå av sammanhanget är den exakta samman- sättning som eftersträvas hos produkten enligt uppfinningsfö- remalet i viss man sammankopplad med den färdiga produktens användningsområde, och produkten kan innefatta andra element än titan, kväve och syre. Reaktanterna kan innefatta införli- vande av andra metall- eller icke metallhalogenider, t ex kiselklorid, borklorid, zirkoniumklorid, aluminiumklorid eller tennklorid allt efter behov. Materialen kan direkt tillföras i reaktorn eller förblandas med en eller flera av reaktanterna.
Efter reaktion kan föreliggande produkt avlägsnas fràn 10 15 20 25 30 35 s 466 914 gasflödet med hjälp av någon lämplig filtreringsmetod, an- tingen före eller efter nedkylning. Filter i form av pàsfor- migt dukmaterial i likhet med förvärmt keramiskt filter kan vid behov användas. En skrubber med tillförd fluidum kan vid behov användas, och det har lägligt nog befunnits att tvätt- ning av gasflödet med klorvätesyra som innehåller upp till 20 % HCl är ett lämpligt tillvägagångssätt. ' Speciell apparatur för att genomföra föreliggande förfa- rande kommer att beskrivas som följer med utgàngspunkt fràn exemplen enbart i anslutning till bifogad ritning enligt vil- ken fig. 2 utgör en del av en tvärsnittsvy i diagramform av en reaktor och en första nedkylningssektion, och fig. 3 är en vy i diagramform av apparaturen enligt fig. 2 jämte vidhängande skrubberanläggningar. Som framgår av fig. 2 och 3 upphettas reaktorn 1 med hjälp av flamformigt plasma fràn munstycket 2 med utgàngdspunkt från en plasmakanon genom vilken ickeoxide- rande gas strömmar. Reaktanterna (t ex titantetraklorid, och ammoniak) tillföras en första reaktionszon 3 via flamringar 4, vilka är tillverkade av nickel.
Hetgaserna inmatas därefter i en ytterligare reaktions- zon som är tillverkad av cement med hög aluminiumoxidhalt 5 och isolerad genom ett lager med isolercement 6, varefter de utströmmar i en första nedkylningszon 7, som är tillverkad av stål och nedkyld genom finfördelade vattenstràlar 8.
I samband med att reaktanterna lämnar nedkylningszonen 7 undergàr de avkylning med kväve med hjälp av en perforerad avkylningsring Q av aluminium, och de strömmar in i en upp- sättning med filter 10, vari produkten separeras från avgaser- na. Sura avgaser (t ex HCl) avlägsnas med tvà skrubberanord- ningar 11 före utsläpp i atmosfären. Flödet genom skrubberan- läggningen 11 upprätthàlles genom ett luftblandningsrör 12.
Föreliggande produkter kan användas inom talrika tillämpningar. Produkten kan användas som ett svart pigment för bläck, färger, plaster och kosmetika samt även i form av en elektriskt ledande tillsats för dessa produkter med appli- kationer inom elektromagnetisk interferensavakärmning eller i samband med antistatiska applikationer. Produkten kan även användas som elektriskt ledande tillsats för keramiska mate- rial baserade pà kiselnitrid, zirkoniumoxid eller aluminium- 4 10 15 20 25 30 35 914 6 oxid för att underlätta bearbetning i anslutning till elekt- risk urladdning eller vid framställning av värmelement. Pro- dukten resulterar även i förbättrad hårdhet och hållfasthet hos sintrade keramer, t ex karbider, vilka kan användas som skärverktyg. Produkterna kan även användas för beläggning av andra komponenter, t ex extrusionsmunstycken för att förbättra nötningsbeständigheten samt även då man önskar uppnå dekorati- va beläggningar pà olika föremål. Produkterna kan även använ- das som rengöringsmedel med slipverkan samt i form av antista- tiska tillsatser för magnetiska inspelningsband. Produkterna kan även sintras utan att tillsatsmedel användes, varigenom man erhåller keramiska föremål med guldliknande lysteryta vilka ställer sig lämpliga i samband med smycketillverkning eller ornamentering. Sintrade stycken kan användas som elekt- roder eller förstoftningstargetar och kan användas vid fram- ställning av guldliknande beläggningar med lysteryta.
I sådana fall då produkten användes i form av ledande tillsats ställer det sig fördelaktigt om produkten innehåller 1 till 4 viktprocent syre samt uppvisar en specifik yta av 10 till 35 m2 per gram, varvid speciellt föredras 1,5 till 3 viktprocent syre samt en specifik yta av 15 till 30 m2 per gram.
Om produkten skall användas i form av svart pigment eller i keramer ställer det sig fördelaktigt om produkten innehåller syre i en mängd av 4 till 10 viktprocent, speciellt mellan 6 och 10 viktprocent samt uppvisar en specifik yta mellan 35 och 80, företrädesvis 50 coh 80 m3 per gram.
Uppfinningen åskådliggöres genom exemplen som följer.
De värden för syrehalten som anges avser sådana värden som bestämmes med utgångspunkt från en nyligen framställd produdkt. Ytterligare oxidation och/eller hydrolys kan inträf- fa vid förlängd kontakt med luft och/eller vatten, speciellt vid förhöjda temperaturer.
Exempel 1 Ett likströmsbaserat plasma upprättades i argon med flödeshastigheten 3,4 mol/min via ett elektrodpar som försörj- des med 39,5 volt och 525 ampere likström. Då reaktorn som var belägen under plasmainloppet hade temperaturstabiliserats inmatades titantetraklorid med hastigheten 1,0 mol per minut 10 20 30 35 w 4-66 914 samt ammoniakgas med 3,5 mol per minut och vid den flamzon som omslöts av den längst ut belägna delen av plasmat. Genom plasmat överfördes värme till reaktorn i mängden per tidsenhet 145 kcal per minut (10,2 kwatt). Titantetrakloridhalten var hög <12,0 X) och de olika variablerna i ekvationen som lag till grund för recirkulationsförhàllandet uppvisade värdena Mn = 136 g/min; M = 402 g/min; Rn = 3 mm; R = 55 mm; Dn = s,sx1o“5gcm“3 och D = a,?x1o'4 gem-3.
Recirkulationsförhàllandet var 6,4.
Produkten avskildes från gasflödet genom filtrering i en skrubber med vattenhaltig HCI (15 %) samt hade den specifika ytan (BET) 23 m2 per gram jämte syrehalten 1,7 viktprocent.
Den pà angivet sätt framställda produkten ställer sig mera föredelaktig som elektrisk ledande tillsats jämfört med titannitridpulver, vilka framställts enligt andra tillväga- gangssätt, såsom framgår av jämförelsen som följer.
Pulver med utgångspunkt från exempel 1 jämfördes med pulvret A vilket framställdes genom nitridering av titanmetall (specifik yta 3 m2 per gram, syrehalt 0,6 %). Värdera pulvret med tillsatshalten 25 viktprocent maldes i kulkvarn med kisel- nitrid och magnesiumoxid (1 %> i propan-2-ol under 2 timmar.
Blandningarna torkades i luft och varmpressades vid 20 MPa kväve och 1?O0°C under 15 minuter.
Den elektriska resistiviteten för de sintrade material- styckena befanns vara 1,6x109 ohmmeter för det 25 procentiga pulvret A och 4,4x10"2 ohmmeter för den 25-procentiga produk- ten enligt exempel 1.
Produkten enligt exempel 1 ställer sig även mera fördel- aktig jämfört med de titannitrider som framställts enligt andra procedurer därigenom att kompakta keramiska formproduk- ter kan framställas oberoende av om varmpressning eller sint- ring utan tryck användes.
Pulvret enligt exempel 1 och pulvret A varmpressades utan bindemedel eller sintringshjälpmedel vid 20 MPa och 1400°C. Pulvret enligt exempel resulterade i en densitet överstigande 99 % inom 2,5 minuter under det att pulvret A efter 6 minuter upphörde att förtätas vid en densitet som endast uppgick till 80 %.
Sintring utan tryck i kväve vid 1600°C under 30 minuter 10 15 20 30 35 ledde till liknande resultat. Pulvret enligt exempel 1 resul- terade i en keramisk formad produkt vars densitet överstiger 99 X samt med ljus guldfärgad lysteryta under det att pulvret A resulterade i ett materialstycke med en densitet av endast 65 % och som var mörkbrunt till färgen.
Exempel 2 Exempel 1 upprepades, varvid dock ett plasma användes med utgångspunkt fràn kväve, och värme tillfördes reaktorn i en mängd av 160 kcal per minut (11,2 kwatt). Titantetraklori- dens halt var 8,5 2. De variabler som användes med avseende pà att fastställa recirkulationsförhállandet uppvisade värden som Mn = 92 g/min, M = 454 g/min, Rn = Dn = 6,1x10'5 gcm"3 samt D = 2,8x10°4 gcm"3. följer: 3 mm, R = 57 mm, Recirkulationsförhällandet var 3,1.
Den skrubberfilteruppsamlade produkten hade en specifik yta (BET) av 39 m2 per gram samt syrehalten 5,7 viktprocent.
Exempel 3 En ytterigare undersökning vidtogs därigenom att ett likströmsbaserat plasma upprättades i argon samt värmeenergin 94 kcal per minut (6,6 kwatt) tillfördes reaktorn. Titantetra- klorid med hastigheten 0,5 mol per minut och ammoniakgas med hastighet 1,0 mol per minut inmatades vid zonen för plasmats längst ut belägna del. Titantetrakloridhalten var 10,4 % och värdena för de variabler som lag till grund för recirkula- 116 g/min, M = 244 25 mm, nn = Lsxio-S gem* och D = tionsförhàllandet var som följer: Mn = g/min, Rn = R = 3,5x10'4 gcm'3. 3 mm, Recirkulationsförhàllandet var 3,3.
Produkten tillvaratogs i ett pàsformigt dukfilter fram- ställt av polytetrafluoreten och uppvisar den specifika ytan (BET) 76 m2 per gram samt innehåller 7,5 viktprocent syre.
Exempel 4 Ett likströmsplasma upprättades i argon och man tillför- de värmeenergin 184 kcal/min (12,9 kwatt) i reaktorn. Titan- tetraklorid med hastigheten 1,6 mol per minut och ammoniakgas med hastigheten 5 mol per minut inmatades vid zonen för plas- mats längst ut belägna del. Titantetrakloridhalten var 13,2 X och värdena för de variabler som låg till grund för recirkula- tionsförhàllandet var som följer: Mn = 204 g/min, M = 609 UI 10 20 30 9 466 914 g/min, Rn = 3 mm, R = ss mm, nn = s,5x1o*5 gcm'3 och D = 3,6x1O'4 gcm"3.
Recirkulationsförhállandet var 5,7.
Produkten, som tillvaratogs i ett skrubberfilter vilket innehöll 10 % HCl, uppvisade den specifika ytan (BET) 17 m2 per gram och innehöll 2,8 viktprocent syre.
Exempel 5 Ett likströmsplasma upprättades i kväve, varvid värme- energin 333 kcal/min (23,3 kwatt) tillfördes reaktorn. Titan- tetraklorid med hastigheten 1,7 mol per minut och ammoniakgas med hastighet 3 mol per minut inmatades vid zonen för den längst ut belägna plasmadelen. Titantetrakloridhalten var 15,4 % och värdena för de variabler som làg till grund för recirku- lationsförhallandet var som följer: Mn = 88 g/min, M = 552 g/min, am = 3 mm, R = 75 mm, nn = 3,3x1o"5 gcm'3 och D = a,2x1o“4 gcm“3.
Recirkulationsförhàllandet var 4,8.
Produkten uppsamlades i ett skrubberfilter som innehöll 20 % HCl, varvid den specifika ytan (EET) uppgick till 23 m2 per gram och svrehalten var 2,8 viktprocent.
Exempel 6 Ett likströmsplasma upprättades i kväve, varvid värme- energin 630 kcal/min (44,1 kwatt) tillfördes reaktorn. Titan- tetraklorid med hastigheten 1,4 mol per minut och ammonikagas med hastighet 4 mol per minut inmatades vid området för den längst ut belägna plasmazonen.
Titantetrakloridhalten var 12,1 X och värdena för de variabler som làg till grund för recirkulationsförhàllandet var som följer: Mn = 146 g/min, M = 508 g/min, Rn = B mm, R = 100 nmn Dn = 3,0x10"5 gcm'3 och D = 2,7x10"4 gcm'3.
Recirkulationsförhàllandet var 4,1.
Produkten tillvaratogs i ett skrubberfilter med 10 Z Cl, varvid den specifika ytan (EET) uppgick till 21 m2 per gram samt syrehalten var 3,6 viktprocent.
Exempel 7 Ett likströmsplasma upprättades i kväve, varvid värme- energin 290 kcal/min (20,3 kwatt) tillfördes reaktorn. Titan- tetraklorid med hastigheten 1,4 mol per minut och ammoniak med hastighet 3 mol per minut inmatades vid omrâdet för plasmats G1 10 15 20 30 35 466 914 m längst ut belägna del. Titantetrakloridhalten var 18,9 % och värdena för de variabler som lag till grund för recirkula- tionsförhállandet var som följer: Mn = 56 g/min, M = 481 g/min, Rn = e mm, R = 100 mm, Du = 2,ex1o"5 gem* och D = 4,6x1o'4 gem-Ä Recirkulationsförhallandet var 2,7.
Produkten, som uppsamlades med ett skrubberfilter som innehöll 10 % HCl, uppvisade den specifika ytan (BET) 38 m2 per gram och innehöll 5,9 viktprocent syre.
Exempel 8 D Ett likströmsplasma upprättades i argon och värmeenergin 156 kcal/min (10,9 kwatt> tillfördes reaktorn. Titantetra- klorid med hastigheten 0,9 mol per minut, kiseltetraklorid med hastigheten 0,1 mol per minut och ammoniak med hastighet 3,5 mol per minut inmatades vid omradet för plasmats längst ut belägna del. Halten för tetrakloriderna var 10,3 molprocent, och värdena för de variabler som lag till grund för recirkula- tionsförhàllandet var som följer: Mn = 208 g/min, M = 479 g/min, Rn = 3 mm, R = ss mm, on = 7,sx1o'5 gem* och n = 4,ex1c'4 gcm'3.
Recirkulationsförhallandet var 7,9.
Produkten uppsamlades i ett skrubberfilter som innehöll 10 % HCl samt befanns uppvisa den specifika ytan (EET) 26 m2 per gram och visade sig innehålla 3,1 viktprocent syre jämte 2,9 viktprocent kisel.
Genom exemplen som följer anges processförlopp som ligger utom ramen för de angivna parametrarna, och de belyser nödvändigheten av arbetsförlopp som ligger inom parametrarna enligt föreliggande uppfinning för att därigenom skall erhål- las den eftersträvade och säkerställda fina partikeldimensio- nen jämte sådan syremängd som ligger inom de klart angivna gränsvärdena.
Exempel 9 (Jämförelseförsök) Ett likströmsplasma upprättades i argon, varvid värme- energi i en mängd av 41 kcal/min (9,9 kwatt) tillfördes reak- torn. Titantetraklorid med hastigheten 0,8 mol per minut och ammoniakgas med hastighet 1,6 mol per minut inmatades vid omradet för plasmats längst ut belägna del. Titantetrakloriden var 6,0 X och värdena för de variabler som låg till grund för 10 15 20 1, 466 914 recirkulationsförhàllandet var som följer: Mn = 92, g/min, M = 615 g/min, Rn = 3 mm, R = 25 mm, Dn = 3,9x10_5 gcm"3 och D = 4,0x10'4gcm"3.
Recirkulationsförhàllandet var 1,3.
Produkten som tillvaratogs i ett pàsfilter av polytetra- fluoretenduk uppvisade den specifika ytan (BET) 99 m2 per gram och innehöll 13,5 viktprocent syre.
Vid sintring av denna produkt utan tryck i kväve vid 1600°C under 30 minuter erhölls ett format material med en densitet av endast 45 X och som var svagt mörktbrunfärgat.
Exempel 10 (Jämförelseförsök) Ett likströmsplasma upprättades i argon, varvid värme- energi tillfördes i en mängd av 110 kcal/min (7,7 kwatt) i reaktorn. Titantetraklorid med hastigheten 0,5 mol per minut och ammoniakgas med hastigheten 1,0 mol per minut inmatades vid omrâdet för plasmats längst ut belägna del. Titantetra- kloridhalten var 5,5 % och värdena för de variabler som lag till grund för recirkulationsförhàllandet var som följer: Mn = 104 g/min, M = 416 g/min, Rn = 3 mm, R = 25 mm, Dn = 5,5x10"5 gcm“3 och D = 4,5x10'4 gcm'3.
Recirkulationsförhállandet var 2,1.
Produkten, som tillvaratogs i pàsfilter av polytetra- fluoroetenduk uppvisade den specifika ytan (BET) 71 m2 per gram och innehöll 10,3 viktprocent syre.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 40 466 914 11 Patentkrav
1. Förfarande för framställning av svart titannitrid genom reaktion mellan ammoniak och en titanhalogenid, k ä n n e t e c k n a t av att ammoniaken och titanhalogeniden upphettas till förbestämd reaktionstemperatur med hjälp av elektriskt plasma som bildas i ett flöde med icke oxiderande gas och som alstras genom urladdning med likströmselektricitet mellan ett elektrodpar, varvid den upphettade gasen via ett in- loppsmunstycke inmatas i en reaktor, och reaktorn har sådan uppbyggnad och sådant arbetssätt att cirkulation av det gas- formiga materialet förorsakas i reaktorn, varigenom recirkula- tionsförhållandet (RR) blir större än 2,5, samt att det svarta titannitridpulvret tillvaratas, varvid förfarandet baseras på ett recirkulationsförhållande som definieras enligt angiven formel: RR. = V2» _0425- hLRn 1Dn , varvid Mn = gasflödets massflöde genom inloppsmunstycket R = den inre radien för reaktorn med flöde från munstycket M = massflöde vid avståndet 4R nedströms inlopps- munstycket Rn = inloppsmunstyckets radie Dn = densiteten för det gasflöde som passerar genom inloppsmunstycket _ . D = densitet för gaser inom reaktorn vid avståndet 4R nedströms inloppsmunstycket
2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att halten för titanhalogeniden utan hänsyn tagen till reaktio- ner eller dissociering ligger inom intervallet 5 till 30 molprocent med avseende på det totala gasflödet.
3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att titanhalogenid ligger inom intervallet 7 till 25 %.
4. Förfarande enligt något av kraven 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att titanhalogeniden är titantetra- klorid.
5. Förfarande enligt kravl, k ä n n e t e c k n a t av f! 10 15 20 466 914 /2 att den nettoeffekt som erhålles i plasmat är mellan 50 och 500 kcal per minut per mol titanhalogenid.
6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den icke oxiderande gasen är argon och att plasmat alstras genom en likströmmsspänning av 25 till 50 volt samt strömstyr- kan 200 till 600 ampere.
7. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den icke oxiderande gasen är kväve eller väte och att plasmat alstras genom en likströmsspänning mellan 90 och 250 volt och en strömstyrka mellan 80 och 250 ampere.
8. Förfarande enligt krav 7, k ä n_n e t e c k n a t av att likströmsspänningen är 90 till 220 volt.
9. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att massflödeshastigheten för titanhalogenid är mellan 0,1 och 5,0 mol per minut.
10. Förfarande enligt krav 1, k ä n.n e t e c k n a t av att recirkulationsförhållandet (RR) icke överstiger 10.
11. Förfarande enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av att recirkulationsförhållandet (RR) är 3 till 9.
SE8901417A 1988-04-23 1989-04-19 Foerfarande foer framstaellning av svart titannitrid SE466914B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB888809651A GB8809651D0 (en) 1988-04-23 1988-04-23 Nitrogen compounds

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8901417D0 SE8901417D0 (sv) 1989-04-19
SE8901417L SE8901417L (sv) 1989-10-24
SE466914B true SE466914B (sv) 1992-04-27

Family

ID=10635738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8901417A SE466914B (sv) 1988-04-23 1989-04-19 Foerfarande foer framstaellning av svart titannitrid

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5002646A (sv)
EP (1) EP0340907B1 (sv)
JP (1) JPH0222110A (sv)
AU (1) AU611274B2 (sv)
CH (1) CH678522A5 (sv)
DE (1) DE3913200A1 (sv)
FR (1) FR2630427B1 (sv)
GB (2) GB8809651D0 (sv)
IT (1) IT1231757B (sv)
SE (1) SE466914B (sv)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8913106D0 (en) * 1989-06-07 1989-07-26 Tioxide Group Plc Production of nitrogen compounds
US5137542A (en) * 1990-08-08 1992-08-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive printed with an electrically conductive ink
US5118488A (en) * 1990-08-28 1992-06-02 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Process for making whiskers, fibers and flakes of transition metal compounds
US5188979A (en) * 1991-08-26 1993-02-23 Motorola Inc. Method for forming a nitride layer using preheated ammonia
DE4214719C2 (de) * 1992-05-04 1995-02-02 Starck H C Gmbh Co Kg Verfahren zur Herstellung feinteiliger Metall- und Keramikpulver
GB9306802D0 (en) * 1993-04-01 1993-05-26 Tioxide Specialties Ltd Process for the production of silicon nitride
US5405515A (en) * 1993-08-17 1995-04-11 Fang; Pao-Hsien Method and apparatus for production of a carbon nitride
JPH08170174A (ja) * 1994-12-14 1996-07-02 Nec Corp TiN膜の形成方法
US5749937A (en) * 1995-03-14 1998-05-12 Lockheed Idaho Technologies Company Fast quench reactor and method
US7576296B2 (en) 1995-03-14 2009-08-18 Battelle Energy Alliance, Llc Thermal synthesis apparatus
WO2001046067A1 (en) 1999-12-21 2001-06-28 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Hydrogen and elemental carbon production from natural gas and other hydrocarbons
US7354561B2 (en) 2004-11-17 2008-04-08 Battelle Energy Alliance, Llc Chemical reactor and method for chemically converting a first material into a second material
TW200631898A (en) * 2004-12-28 2006-09-16 Ishihara Sangyo Kaisha Black-type titanium oxynitride
JP5095939B2 (ja) * 2004-12-28 2012-12-12 石原産業株式会社 黒色系酸窒化チタン
WO2006070794A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Dai Nippon Printing Co., Ltd. 表示素子用黒色樹脂組成物、及び表示素子用部材
KR101485436B1 (ko) 2007-03-20 2015-01-23 도레이 카부시키가이샤 흑색 수지 조성물, 수지 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 액정표시장치
ATE512118T1 (de) * 2007-11-15 2011-06-15 Umicore Nv Verfahren zur herstellung von rutiltitandioxidpulver
JP4945544B2 (ja) * 2008-11-04 2012-06-06 株式会社ホンダアクセス 車両部品の装飾構造
US8591821B2 (en) 2009-04-23 2013-11-26 Battelle Energy Alliance, Llc Combustion flame-plasma hybrid reactor systems, and chemical reactant sources
TWI483999B (zh) * 2009-06-15 2015-05-11 Toray Industries 黑色複合微粒子、黑色樹脂組成物、彩色濾光片基板及液晶顯示裝置
WO2018061644A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 富士フイルム株式会社 金属窒化物含有粒子、分散組成物、硬化性組成物、硬化膜、及びそれらの製造方法、並びにカラーフィルタ、固体撮像素子、固体撮像装置、赤外線センサ
JP6667422B2 (ja) * 2016-11-22 2020-03-18 三菱マテリアル電子化成株式会社 黒色膜形成用混合粉末及びその製造方法
CN108217612A (zh) * 2018-01-30 2018-06-29 攀枝花学院 制备球形氮化钛粉末的方法及设备
KR102453516B1 (ko) 2018-03-13 2022-10-12 후지필름 가부시키가이샤 경화막의 제조 방법, 고체 촬상 소자의 제조 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2413778A (en) * 1944-10-14 1947-01-07 Du Pont Production of titanium nitride
GB787516A (en) * 1955-02-24 1957-12-11 British Titan Products Improvements in or relating to the preparation of titanium nitride
DE1066549B (de) * 1957-07-17 1959-10-08 Societe Anonyme des Manufactures des Glaces et Produits Chimiques de Saint-Gobain, Chauny &. Cirey, Paris Verfahren zur Herstellung von chemischen Verbindungen von hohem Reinheitsgrad
DE1160831B (de) * 1962-04-21 1964-01-09 Knapsack Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Titannitrid
FR1359434A (fr) * 1962-04-21 1964-04-24 Knapsack Ag Procédé et appareil pour la préparation du nitrure de titane
GB1199811A (en) * 1968-03-09 1970-07-22 British Titan Products Production of Nitrogen-Containing Compounds
US3591338A (en) * 1968-06-05 1971-07-06 Du Pont Preparation of metal nitrides
JPS4945079B1 (sv) * 1969-01-07 1974-12-02
US4022872A (en) * 1975-11-12 1977-05-10 Ppg Industries, Inc. Process for preparing finely-divided refractory powders
US4080431A (en) * 1976-12-20 1978-03-21 Ppg Industries, Inc. Recovery of refractory hard metal powder product
US4851206A (en) * 1981-07-15 1989-07-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University, Stanford University Methods and compostions involving high specific surface area carbides and nitrides
JPS5976802A (ja) * 1982-10-26 1984-05-02 Japan Metals & Chem Co Ltd 気相反応法による窒化チタン超微粉体の製造方法
JPS6051616A (ja) * 1983-08-30 1985-03-23 Mitsubishi Metal Corp 微細な有色粉末の製法
GB2167395B (en) * 1984-11-23 1989-05-17 Mitsubishi Metal Corp Black pigment
FR2591412A1 (fr) * 1985-12-10 1987-06-12 Air Liquide Procede de fabrication de poudres et reacteur etanche a plasma micro-onde
JPS62260864A (ja) * 1986-05-07 1987-11-13 Mitsubishi Metal Corp 黒色顔料
US4929433A (en) * 1987-10-22 1990-05-29 Alfred University Method for the preparation of sinterable nitrides

Also Published As

Publication number Publication date
SE8901417L (sv) 1989-10-24
GB2217699A (en) 1989-11-01
SE8901417D0 (sv) 1989-04-19
FR2630427B1 (fr) 1992-12-11
EP0340907A1 (en) 1989-11-08
AU3246089A (en) 1989-10-26
AU611274B2 (en) 1991-06-06
DE3913200A1 (de) 1989-11-02
IT1231757B (it) 1991-12-21
JPH0222110A (ja) 1990-01-25
CH678522A5 (sv) 1991-09-30
GB2217699B (en) 1991-11-20
FR2630427A1 (fr) 1989-10-27
GB8907258D0 (en) 1989-05-17
IT8947867A0 (it) 1989-04-19
US5002646A (en) 1991-03-26
GB8809651D0 (en) 1988-05-25
EP0340907B1 (en) 1991-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE466914B (sv) Foerfarande foer framstaellning av svart titannitrid
AU2005203123B2 (en) Process for making metal oxide nanoparticles
US7465430B2 (en) Apparatus for making metal oxide nanopowder
KR100251664B1 (ko) 미립자 금속 분말
CN103415644B (zh) 涂层以及用于涂层的方法和装置
US6254940B1 (en) Electrically assisted synthesis of particles and film with precisely controlled characteristic
JP3274740B2 (ja) 金属およびセラミツク微粉末を製造するための装置及び方法
US3532462A (en) Method of effecting gas-phase reactions
JP5669755B2 (ja) 分別昇華/逆昇華によって固体混合物を連続的に精製するための方法及び装置
US6416862B1 (en) Ultrafine particulate zinc oxide and production process thereof
AU2326500A (en) Ultra-fine particles of zinc oxide, method for preparing the same and cosmetic comprising the same
US5081081A (en) Stabilized metal oxide powder composition
US5389585A (en) Fine non-oxide ceramic powders
EP1215174B1 (en) Highly white zinc oxide fine particles and method for preparation thereof
NL8602755A (nl) Als keramisch materiaal geschikt aluminiumoxyde en werkwijze voor de bereiding daarvan.
AU617943B2 (en) Production of nitrogen compounds
US5470446A (en) Process for the production of silicon nitride
Zhao Evaluation of novel deposition technique: Enhanced chemical vapor deposition
Cerqueira et al. NANOMETRIC Al 2 0 3-ZrO 2 POWDERS PRODUCTION BY ARC PLASMA TREATMENT
Subramaniam et al. Synthesis of Alumina from In-Flight Sillimanite

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8901417-9

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8901417-9

Format of ref document f/p: F