其中分散有陶瓷颗粒的金属基质制造技术

其中分布有陶瓷颗粒的金属基质，是通过将形成所述基质的金属的卤化物蒸气引入到流动的碱金属或碱土金属或其混合物中的方法来制备。所述陶瓷的成分的蒸气。存在充分过量的碱金属和／或碱土金属以保持基本所有反应产物的温度低于烧结温度以制备金属基质颗粒和陶瓷颗粒和盐颗粒和过量的碱金属和／或碱土金属。所述过量的碱金属和／或碱土金属和所述盐颗粒被去除，得到金属基质颗粒和陶瓷颗粒的混合物。还公开了方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及其中分布有陶瓷颗粒或粒子的金属基质粉末或颗粒的 组合物以及由其制备的固体物体、及其制备方法。本专利技术利用了在美国专利6409797、5958106、 5779761和6861038中公开的Armstrong Process,所有这些专利在此通过引用结合进来。
技术介绍
其中分布有陶瓷颗粒的金属基质在众多工业中使用。例如，碳化钨 是非常硬的金属，可以结合到各种金属基质中以提供耐磨材料，而氮化 钛和/或碳化钛可以结合到钬基质中用作铝锭发动机(aluminum block engine)的气釭内#于。属的粉碎、盐溶液沉淀、化学化合物的热分解、化合物的还原、电解沉 积以及熔融金属的雾化。一般而言，雾化用于制备球形颗粒，脆性材料比如金属氢化物可以 在球磨机和其它已知工艺中机械粉碎。化学化合物的热分解在一些情况 中使用，比如羰基镍。 一些铁粉末也以这种方式制备。随着Armstrong Process的发展，通过使用碱金属或者碱土金属的液 流促进了金属粉末的制备，在所述碱金属或者碱土金属液流中在还原性 条件下引入了气态卣化物或者卣化物组合来制备金属或者其合金，所有 这些内容都在前述专利中有公开。Armstrong Process也能够用于制备陶 资，也在上面举出的专利中给出了。已经用Armstrong Process制备了各 种市售金属，最值得一提的是商业纯(CP)钛和满足ASTM等级5质 量规格的6/4钛。但是，存在着对遍布有陶瓷颗粒或粉末的金属或者金 属粉末组合物的需要。
技术实现思路
相应地，本专利技术的主要目标是提供通过如下方法制备的物质组合 物，所述物质组合物包含其中分布有陶瓷颗粒的金属基质将形成所述基质的金属卣化物引入到流动的碱金属或碱土金属或者其混合物中，将 陶瓷成分的源引入到流动的碱金属或者碱土金属或者其混合物中，其中 碱金属和/或碱土金属充分过量以保持基本所有反应产物的温度低于其 烧结温度，以在过量的碱金属和/或碱土金属情况下制备金属基质颗粒和 陶瓷颗粒和盐颗粒，并去除所述过量的碱金属和/或碱土金属和所述盐颗 粒，得到金属基质颗粒和陶瓷颗粒的混合物。本专利技术的另 一 目标是提供通过如下方法制备的物质组合物，所述物 质组合物包含其中分布有平均直径小于大约1微米的陶瓷颗粒的金属基质将形成所述基质的金属(一种或多种)的氯化物引入到流动的碱金 属或碱土金属或其混合物中，将陶资成分的源引入到流动的碱金属或者 碱土金属或者其混合物中，其中碱金属和/或碱土金属充分过量存在以保 持基本所有反应产物的温度低于其烧结温度，以在过量的碱金属和/或碱 土金属情况下制备金属基质颗粒和陶瓷颗粒和盐颗粒，和其中所述氯化 物的沸点低于大约50(TC，并去除所述过量的碱金属和/或碱土金属和所 述盐颗粒，得到金属基质颗粒和陶瓷颗粒的混合物。本专利技术的最后 一 个目标是提供制备其中分布有陶瓷颗粒的金属基 质粉末的组合物的方法，所述方法包括建立液体碱金属或碱土金属或其 混合物的物流，将所述金属基质的囟化物蒸气和陶瓷颗粒的非金属成分 的源以不^f氐于声速引入到所述液体石咸金属或石咸土金属物流中，所述液体 碱金属或碱土金属以足以保持基本所有反应产物低于其烧结温度的量 存在。本专利技术由在随后充分描述的、在附图中示出的以及在所附权利要求 中特别指出的一些新型特征和部件的组合构成，应该理解的是在不偏离 本专利技术的精神或者牺牲本专利技术的任何益处的情况下可以对细节进行各种改变。附图说明为了便于理解本专利技术，在附图中示出了本专利技术的优选实施方案，当 结合下列描述来查看这些附图时，本专利技术、其构造和操作、以及许多其 优点应该^艮容易理解和认识到。图l是流程图，示出了作为例子源自四氯化钛的钛金属和与其混合 的陶瓷颗粒的连续方法；和 图2是用于图1中公开的方法的典型燃烧器反应室的示例。专利技术详述本专利技术的方法可以利用任何碱金属或者碱土金属来实施，具体依赖 于将被还原的金属或非金属。在一些情况中，可以使用金属金属或碱土 金属的组合。而且，虽然在大多数情况中氯由于最便宜和最容易得到而者碱土金属中，举例而言，不是出于限制目的而是仅仅出于举例说明目 的，钠由于最便宜和优选而被选择，出于同样目的选择氯，但是镁也是 有市售的。就将要还原的非金属或者金属而言，能够还原从下面的列表中选择 的单一金属，比如钛或钽或锆。还能够在该方法开始时通过提供所需分 子比的混合金属卣化物来制备预定组成的合金。举例而言，表l列出了 用于还原化学计量量的可用于本专利技术方法的非金属或者金属卣化物蒸 气的每克液体钠的反应热。表1原料 TiCI4 AICL3 SiCI4,SnCI2 SbCI3 BeCI2 Bcl3 TaCI5 ZrCI4 VCI4 NbCI6 MoCI4 GaCl3 UFs Ref%热量kJ/g10 94 1410 1211912 12 14 "10 17可用于本专利技术的陶瓷颗粒可以具有选自W、 B、 Bi、 Fe、 Gd、 Ge、 Hf、 In、 Pb、 Sn、 Zr中的一种或更多种的金属成分，这些陶瓷可以是氮 化物、碳化物、磷化物、硫化物、硼化物或其混合物的形式。仅仅出于在实践本专利技术所需装置中使用较便宜材料的目的，如果引入到流动的金属物流中的蒸气沸点不大于大约500°C,则是最佳的。可 用于本专利技术以提供陶瓷颗粒的各种材料源是沸点大约76.7°C的四氯化 碳、沸点大约76。C的PCl3、沸点大约60。C的SCl2、沸点大约13。C的BC13, 在卣化物出于某种原因不能使用的情况下，元素自身可以在一些情况中 使用，比如，磷在417。C升华，硫在445。C沸腾。当然，氮在室温是气 体。陶瓷部件的各种金属组分，比如例如，沸点为大约346。C的四氯化 鵠以及其它氯化物、氟化物或者溴化物可以使用，这是本领域公知的。 可用于本专利技术的组合物取决于其最终用途，基质可以低至大约5重量％ 或者高至95重量％，具体取决于最终用途。同样为了举例说明而不是限制的目的，本方法将采用由四氯化物制 备的单一金属钛作为基质材料和采用CCU制备的TiC作为陶瓷来举例 说明。图1示出了综述性的方法流程图。钠和四氯化钛在反应室14中组 合，在此来自其源(沸腾器22的形式)的四氯化钛蒸气被注入到来自 其连续循环回路(包括钠泵U)的流动的钠物流中。来自其源的四氯化 碳通过泵21A泵送到沸腾器22A,在此进入来自沸腾器22的管线进入 反应室14。钠物流通过由电解电池16提供的钠进行补充。在室14中的 还原反应是高度放热性的，形成钛和氯化钠以及碳化钛颗粒的熔融反应 产物。由于TiC的熔点超过3000。C,所以在制备时TiC颗粒是固体而不 是炫融态。熔融反应产物在钠主物流(the bulk sodium stream )中猝冷。 颗粒尺寸和反应速度通过如下方式来控制计量加入四氯化钛蒸气四氯 化碳流速(通过控制供给压力)、用惰性气体比如He或Ar稀释四氯化 钛蒸气，以及钠流动特征和反应室中的混合参数，所述反应室包括用于 使四氯化钛和四氯化碳混合的喷嘴以及用于液体钠的周围导管。蒸气在 被液体包围的区域中，也即液体连续统一体中，与所述液体密切混合， 所得到的温度(明显受到反应热的影响)受到流动的钠量控制，并且保 持在所制成的金属的烧结温度之下本文档来自技高网...

【技术保护点】
物质组合物，包含其中分布有陶瓷颗粒的金属基质，所述物质组合物通过如下方法制备：将形成所述基质的金属的卤化物引入到流动的碱金属或碱土金属或其混合物中，将所述陶瓷的成分的源引入到流动的碱金属或碱土金属或其混合物中，其中存在充分过量的碱金属和／或碱土金属以将基本所有反应产物的温度保持低于其烧结温度，从而在过量的碱金属和／或碱土金属存在下制备金属基质颗粒和陶瓷颗粒和盐颗粒，除去所述过量的碱金属和／或碱土金属和所述盐颗粒，得到金属基质颗粒和陶瓷颗粒的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D阿姆斯特隆，R安德森，
申请(专利权)人：国际钛金属粉末公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]