(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОАНТИМОНИДА МАРГАНЦА(5) METHOD FOR MAKING MONOANTHIMONIDE OF MANGANESE
Изобретение относитс к металлургии , а именно к порошковой металлургии , и может быть использовано дл получени магнитных материалов. Ноноанти лоии марганца (MnSb) вл етс перспективным магнитным материалом . Известен способ получени антимон да марганца синтезом из стехиометрической смеси марганца и сурьмы Г Однако данный способ вл етс про должительным по времени. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату вл етс способ получе ни моноантимонида марганца, в соответствии с которым синтез MnSb проводитс нагревом вакуумированных ква цевых ампул со стехиометрической сме сью порошков Мп и Sb при температур 800-850° С в течение 3 ч с последующим отжигом в течение 200 ч при температуре 550-6on С 2. Этот способ весьма непроизводителен , требует наличи аппаратуры дл вакуумировани и отпайки ампул и большого расхода кварцевого стекла, так как повторное использование ампул невозможно. Способ весьма продолжителен и энергоемок. Кроме того, способ не обеспечивает сохранени чистоты исходных веществ, так как при температуре 750 °С марганец заметно взаимодействует с кварцем, что загр зн ет антимонид кислородом и кремнием. Цель изобретени - интенсификаци процесса получени моноантимонида марганца . Указанна цель достигаетс тем, что перед синтезом смесь порошков прессуют, а синтез провод т при темг пературе 50-500 С в течение 1-1,5 ч, причём порошок марганца используют с размером частиц Ц0-60 мкм. В предлагаемом способе синтез порошковой смеси провод т при температуре , исключающей образование жидкой 3-90 фазы, но достаточной дл обеспечени диффузионного твердофазного взаимодействи . Пример. Берут порошок марганца фракцией 50-63 мкм, полученный измельчением слитка электролитического марганца, и порошок сурьмы фракцией 50-63 мкм, полученный измельчением CJЗиткa сурьмы ОСЧ. Весовое соотношекие порошков марганца и сурьмы соста л ет 1:2,215, что соответствует стехиометрическому составу MnSb. Порошки смешивают в барабанном смесителе. Смесь порошков прессуют в цилиндрической пресс-фор/« в прессовки диаКчетром В мм и вйсотой 10 мм. Прессо ание одностороннее, без пла тификатора ввиду высокой пластичност сурьмы. Плотность ( относительна J прессовок составл ет 70. Прессовки загружают в кварцевую лодочку, которую помещают в трубчатую печь сопротивлени . Производ т продувку печи осушенным чистым аргоном до полного удалени воздуха, после чего печь на гревают примерно за 0,5 ч до температуры синтеза и после выдержки при The invention relates to metallurgy, namely powder metallurgy, and can be used to produce magnetic materials. Non-anti manganese (MnSb) is a promising magnetic material. A known method of producing antimon da manganese by synthesis from a stoichiometric mixture of manganese and antimony. However, this method is time consuming. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the method of obtaining manganese monoantimonide, according to which the synthesis of MnSb is carried out by heating the evacuated quartz ampoules with a stoichiometric mixture of MP and Sb powders at temperatures of 800-850 ° C for 3 hours with subsequent annealing for 200 hours at a temperature of 550-6on С 2. This method is very unproductive, it requires equipment for evacuating and desoldering ampoules and high consumption of quartz glass, since the reuse lt's impossible. The method is very long and energy-intensive. Furthermore, the method does not ensure the preservation of the purity of the starting materials, since at a temperature of 750 ° C manganese interacts noticeably with quartz, which is contaminated with antimonide with oxygen and silicon. The purpose of the invention is to intensify the process of producing manganese monoantimonide. This goal is achieved by the fact that prior to the synthesis, the mixture of powders is pressed, and the synthesis is carried out at a temperature of 50-500 ° C for 1-1.5 h, and the manganese powder is used with a particle size of 0-60 µm. In the proposed method, the synthesis of a powder mixture is carried out at a temperature that excludes the formation of a liquid 3-90 phase, but is sufficient to ensure diffusion solid-phase interaction. Example. A manganese powder with a fraction of 50–63 µm, obtained by grinding an electrolytic manganese ingot, and an antimony powder with a fraction of 50–63 µm, obtained by grinding a CJ C of antimony OCh, are taken. The weight ratio of manganese and antimony powders is 1: 2.215, which corresponds to the stoichiometric composition of MnSb. The powders are mixed in a drum mixer. The mixture of powders is pressed in a cylindrical press mold / “in compacts with a diameter of B mm and a height of 10 mm. Pressing is one-sided, without a plasticizer due to the high ductility of antimony. Density (relative pressures J is 70. Pressings are loaded into a quartz boat, which is placed in a tubular resistance furnace. The furnace is purged with dried pure argon until air is completely removed, after which the furnace is heated for about 0.5 h before the synthesis temperature and after excerpts at
,этой температуре в течение 1 ч охлаждают с произвольной скоростью (примерно 0,5 ч). Извлеченные прессовки, ю практически не изменившие своих размеров , состо т из гомогенного ферромагнитного антимонида марганца (по данным рентгенофазового и магнитного анализа ). Следов взаимодействи с квар- .. цем или следов побежалости не обнаружено . 1 50-63 50-63 Насыпна 500 250-63 50-63 55 500 350-63 50-63 k50-63 50-63 580-100 50-63This temperature is cooled for 1 hour at an arbitrary rate (approximately 0.5 hours). The extracted compacts, which practically did not change their size, consist of a homogeneous ferromagnetic manganese antimonide (according to x-ray phase and magnetic analysis). No traces of interaction with quartz, or traces of tampering were found. 1 50-63 50-63 Nasypna 500 250-63 50-63 55 500 350-63 50-63 k50-63 50-63 580-100 50-63
произведено получение моноантимонида по известному способу, показьвает, что получен более чистый моноантимонид марганца, не с.одержащий примесей кремни и кислорода, врем процесса получени составл ет 1-1,5 ч по сравнению с 203 ч, максимальна температура - 500 С по сравнению с 850 °С, а аппаратурное оформление значительно проще. 1,5 0,5 1,0 1,5 1,5 3 Проведены опыты по получению моноантимонида марганца, в которых варьировались размеры частиц порошка, плотность сме.си, температура и врем синтеза . Результаты представлены в таблице . Из приведенных примеров видно, что в опытах З,, 8, 12 и 13 удалось получить чистый моноантимонид марганца , в то врем как в остальных случа х в составе образцов присутствовали непрореагировавшие исходные вещества , а также антимонид МплЗЬ. Неоднофазный состав объ сн етс либо недостаточным контактом между частицами в ходе реакции (опыт 1), либо недостаточным временем реакции (опыты 2 и 10), либо снижением температуры синтеза (опыты 7, 9 и I), либо слишком большими размерами частиц порошков (опыты 5 и 6 ). Окисление в опытах 10 и 11 св зано с малым размером исходного порошка Мп, который уже при 00-500 С начинает соедин тьс с примесным кислородом. Сравнение с опытом 15, в котором было восMnSb (основа) Следы и Мп Sb MnSb Следы Mn,Sb, Мп Sb MnSb MnSb MnSb Следы Мп, Sbthe monoantimonide was obtained by a known method, shows that a purer manganese monoantimonide was obtained, not containing silicon and oxygen, the production process was 1-1.5 hours compared to 203 hours, the maximum temperature was 500 C compared to 850 ° C, and hardware design is much simpler. 1.5 0.5 1.0 1.5 1.5 3 Experiments were carried out to obtain manganese monoantimonide, in which the sizes of the powder particles, the density of the mixture, the temperature, and the synthesis time were varied. The results are presented in the table. From the above examples, it is evident that in experiments 3, 8, 12, and 13 it was possible to obtain pure manganese monoantimonide, while in the remaining cases unreacted starting materials were present in the composition of the samples, as well as antimonide MPlZb. The non-phase composition is explained either by insufficient contact between the particles during the reaction (Test 1), or insufficient reaction time (Tests 2 and 10), or a decrease in the synthesis temperature (Tests 7, 9, and I) or too large particle sizes of the powders (Tests 5 and 6). The oxidation in experiments 10 and 11 is associated with the small size of the initial powder Mn, which already at 00-500 ° C begins to combine with impurity oxygen. Comparison with experience 15, in which it was rep MnSb (base) Traces and Mp Sb MnSb Traces Mn, Sb, Mp Sb MnSb MnSb MnSb Traces Mp, Sb
Продолжение таблицыTable continuation