СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ОКСИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B22F9/14 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению порошка оксида алюминия, и может использоваться при получении катализаторов, керамических и композиционных материалов.

Известен способ получения оксида алюминия путем электрического взрыва алюминиевой проволоки в воздухе. Способ основан на джоулевом разогреве и взрывном испарении проволоки в кислородсодержащей среде при пропускании по ней импульса электрического тока.

Известен также способ получения порошка оксида алюминия путем электрического взрыва алюминиевой проволоки в воздухе, принятый за прототип, в котором введенная в проволоку джоулева энергия меньше энергии сублимации металла. Известный способ позволяет получать порошок с площадью удельной поверхности до 50 м²/г за счет горения и дополнительного диспергировании алюминиевых капель, образующихся в данном режиме.

Недостатками известного способа является следующее:
1. Полученный порошок содержит значительное количество (до 70 мас.%) крупных частиц (до 60 мкм), уменьшающих удельную поверхность. Для увеличения удельной поверхности необходимо провести операцию сепарирования порошка.

2. Получаемый порошок содержит значительное количество алюминия чистого (8 мас.% и более).

Задача изобретения - повышение площади удельной поверхности порошка оксида алюминия.

Поставленная задача решается тем, что осуществляют взрыв алюминиевой проволоки диаметром 0,001 < d < 0,035 см воздействием импульса электрического тока плотностью 2,5 • 10⁷ < j < 8,8 • 10⁵/d A/см².

Способ осуществляют следующим образом:
В зазор между электродами в кислородсодержащей среде подают алюминиевую проволоку диаметром 0,001 < d < 0,035 см и пропускают импульс электрического тока плотностью 2,5 • 10⁷ < j 8,8 • 10⁵/d, A/см². При таких условиях осуществляется режим однородного джоулева нагрева проволоки: плотность тока ограничена снизу значением j_m = 2,5 • 10⁷ A/см², меньше которого в жидком проводнике развиваются магнитогидродинамические неустройчивости перетяжечного типа и проводник разбивается перетяжками на капли; плотность тока и диаметр ограничены сверху значениями, j_s = 8,8 • 10⁵/d A/см² и d = 0,035 см, выше которых происходит скинирование тока; диаметр проволоки ограничен снизу значением d = 0,001 см, ниже которого проволока в жидком состоянии разбивается на капли под действием капиллярных неустойчивостей.

Полученный в условиях однородного джоулева нагрева порошок анализируют: измеряют площадь удельной поверхности методом низкотемпературной адсорбции, определяют содержание алюминия чистого химическими методами и методом рентгеновской дифракции.

В таблице приведены значения площади удельной поверхности S, содержание алюминия чистого (Al) в образцах порошка и условия их получения: диаметр проволоки d, введенная в проволоку энергия w, отнесеная к энергии сублимации металла w_s, и плотность тока j.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет получать порошок оксида алюминия с высокой площадью удельной поверхности, достигающей значений 96 - 163 м²/г. Режим однородного джоулева нагрева обеспечивает получение порошка с более узким распределением частиц по размеру, с небольшим количеством крупных частиц, что повышает площадь удельной поверхности порошка и создает условия для более полного сгорания частиц в кислородсодержащей атмосфере, в порошке содержится алюминий чистый в малом количестве (< 0,2%). При этом затраты энергии, значения величины w/w_s, не возрастают.

Таким образом, получение оксида алюминия по предлагаемому способу существенно повышает площадь удельной поверхности порошка.

Источники информации, принятые во внимание:
1. F. C. Karioris, B. R. Fish. An exploding wire aerosol generator. J. of Colloid Science, V. 17, 1962, p.p. 155-161.

2. Котов Ю.А., Саматов О.М. Характеристики порошков оксида алюминия, полученных импульсным нагревом проволоки. Поверхность. Физика, химия, механика, вып. 10 - 11, 1994, с. 90 - 94.

3. Котов Ю.А., Бекетов И.В., Саматов О.М. Способ получения сферических ультрадисперсных порошков оксидов активных металлов, (патент РФ N 2033901, (22) 13.09.93 B 22 F 9/14. Опубл. 27.04.95).

В зазор между электродами в кислородсодержащей среде подают алюминиевую проволоку диаметром 0,001<d<0,035 см и пропускают импульс электрического тока плотностью 2,5•10⁷<J<8,8•10⁵/d, А/см². Получают порошок оксида алюминия с площадью удельной поверхности 96-163 м²/г. 1 табл.

Способ получения порошка оксида алюминия путем электрического взрыва алюминиевой проволоки, отличающийся тем, что осуществляют взрыв проволоки диаметром 0,001<d<0,035 см воздействием импульса электрического тока плотностью 2,5•10⁷ <J< 8,8•10⁵ /d, А/см².