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Querbezug zu verwandter Anmeldung
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Dieses
ist eine Teilfortführung
der ebenfalls anhängigen
Anmeldung in den Vereinigten Staaten, Aktenzeichen 10/970,456, angemeldet
am 21. Oktober 2004, die hierin durch Bezugnahme für Alles,
was sie offenbart, aufgenommen ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen Molybdän und genauer metallisches
Molybdänpulver
und dessen Erzeugung.
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Hintergrund der Erfindung
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Molybdän (Mo) ist
ein silbriges oder platinfarbiges metallisches chemisches Element,
das hart, schmiedbar, verformbar ist und unter anderen wünschenswerten
Eigenschaften einen hohen Schmelzpunkt hat. Molybdän tritt
natürlich
in einem kombinierten Zustand auf, nicht in einer reinen Form. Natürlich gibt
es Molybdänerz
als Molybdänit
(Molybdändisulfid,
MoS2).
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Molybdänerz kann
durch Glühen
bearbeitet werden, um Molybdänoxid
(MoO3) zu bilden, das weiterverarbeitet
werden kann, um reines Molybdän
(Mo) als metallisches Pulver zu bilden. In diesem reinen Zustand ist
Molybdänmetall
zäh und
formbar und ist durch mäßige Harte,
hohe thermische Leitfähigkeit,
hohen Widerstand gegen Korrosion und einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten
gekennzeichnet. Molybdänmetall
kann für
die Elektroden in elektrisch beheizten Glasöfen verwendet werden, bei Anwendungen
in der Kernenergie und zum Gießen
von Teilen, die in Flugkörpern,
Raketen und Flugzeugen verwendet werden. Molybdänmetall kann auch in verschiedenen
elektrischen Anwendungen eingesetzt werden, die hohen Temperaturen
ausgesetzt sind, so wie Röntgenstrahlenröhren, Elektronenröhren und
elektrischen Öfen.
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Wegen
ihrer erwünschten
Eigenschaften sind Molybdänpulver
bei Spritzbeschichtungs- und Pulverspritzgussanwendungen nützlich.
Die Nützlichkeit
von Molybdänpulvern
kann durch Verdichten verbessert werden. Da das Ergebnis empfindlicher
metallurgischer Prozesse durch Molybdänpulver mit sich ändernden Dichten
beeinträchtigt
werden kann, entwickelte sich ein Bedürfnis nach einem Verdichtungsprozess,
der leicht gesteuert werden könnte,
um ein fließ fähiges Molybdänpulver
mit einer gewünschten
Dichte und einem Fließvermögen zu erzeugen,
wobei bestimmte Kostenparameter vorgegeben sind.
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Zusätzlich,
wegen der erwünschten
Eigenschaften von Molybdänpulvern,
die durch bekannte Plasmaverdichtungsprozesse hergestellt worden
sind, entwickelte sich ein Bedürfnis,
vorteilhafte verdichtete Molybdänpulver
durch einen billigeren und effizienteren Prozess, als er bisher
bekannt war, zu erzeugen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Verdichtetes
metallisches Molybdänpulver
kann im Wesentlichen allgemein kugelförmige Teilchen aus metallischem
Molybdän
aufweisen, mit einem Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse von nicht mehr als ungefähr 0.5 Meter2/Gramm
(m2/g) und einer Fließfähigkeit schneller als ungefähr 32.0
s/50 g, bestimmt mit einem Hall-Flowmeter. Zusätzlich kann verdichtetes metallisches
Molybdänpulver
Teilchen mit einer scheinbaren Dichte von wenigstens ungefähr 2.0 Gramm/Kubikmetern
(g/cm3) aufweisen, bestimmt durch ein Scott-Volumenmessgerät. Verdichtetes
metallisches Molybdänpulver
kann auch eine verdichtete Form eines Vorläufermaterials aufweisen, das
metallisches Molybdänpulverteilchen
mit einem Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse von zwischen ungefähr
1 m2/g und ungefähr 4 m2/g
und einer Fließfähigkeit
zwischen ungefähr
29 Sekunden/50 Gramm (s/50 g) und ungefähr 86 s/50 g, bestimmt mit
einem Hall-Flowmeter, aufweist.
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Ein
Verfahren zum Erzeugen eines verdichteten metallischen Molybdänpulvers
kann aufweisen: i) Bereitstellen eines Vorrats aus Vorläufermaterial,
das metallische Molybdänpulverteilchen
aufweist, welche aus Ammoniummolybdat reduziert worden sind; ii)
Bereitstellen eines Vorrats an reduzierendem Gas; iii) Verdichten
des Vorläufermaterials
in Anwesenheit des reduzierenden Gases; und iv) Erzeugen eines verdichteten
metallischen Molybdänpulvers,
das Im Allgemeinen kugelförmige
Teilchen aufweist, mit einem Verhältnis von Oberfläche zu Masse
von nicht mehr als ungefähr
0.5 Meter2/Gramm (m2/g)
und einer Fließfähigkeit
schneller als ungefähr
32 s/50 g, bestimmt mit einem Hall-Flowmeter.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Veranschaulichende
und gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht, in denen:
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1 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Erzeugen von metallischem Molybdänpulver gemäß der Erfindung ist;
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2 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Verfahrens
zum Erzeugen von metallischem Molybdänpulver gemäß der Erfindung veranschaulicht;
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3 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, so wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
AHM ist;
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4 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
AHM ist;
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5 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
AHM ist;
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6 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
ADM ist;
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7 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
ADM ist;
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8 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
ADM ist;
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9 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
AOM ist;
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10 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
AOM ist; und
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11 ein
Rasterelektronenmikroskopbild des metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
AOM ist;
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12 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (1 mm 30X) eines bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1065°C verdichtet
wird;
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13 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (200 μm 100X) eines bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1065°C verdichtet
wird;
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14 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (20 μm 1000X) eines bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1065°C verdichtet
wird;
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15 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (6 μm
5000X) eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1065°C verdichtet
wird;
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16 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (2 μm
10000X) eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1065°C verdichtet
wird;
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17 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (1 mm 30X) eines bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1300°C verdichtet
wird;
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18 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (200 μm 100X) eines bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1300°C verdichtet
wird;
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19 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (20 μm 1000X) eines bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1300°C verdichtet
wird;
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20 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (6 μm
5000X) eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1300°C verdichtet
wird;
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21 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (2 μm
10000X) eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1300°C verdichtet
wird;
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22 ein
Rasterelektronenmikroskopbild (1 mm 30X) eines bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1500°C verdichtet
wird;
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23 ein Rasterelektronenmikroskopbild (200 μm 100X) eines
bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1500°C verdichtet
wird;
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24 ein Rasterelektronenmikroskopbild (20 μm 1000X)
eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1500°C verdichtet
wird;
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25 ein Rasterelektronenmikroskopbild (6 μm 5000X)
eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1500°C verdichtet
wird;
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26 ein Rasterelektronenmikroskopbild (2 μm 10000X)
eines bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
bei einer Temperatur von ungefähr
1500°C verdichtet
wird;
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27 ein Rasterelektronenmikroskopbild (1 nm 30X)
von im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
in Plasma verdichtet wird;
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28 ein Rasterelektronenmikroskopbild (200 μm 100X) von
im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
in Plasma verdichtet wird;
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29 ein Rasterelektronenmikroskopbild (20 μm 1000X)
von im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
in Plasma verdichtet wird;
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30 ein Rasterelektronenmikroskopbild (6 μm 5000X)
von im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
in Plasma verdichtet wird;
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31 ein Rasterelektronenmikroskopbild (2 μm 10000X)
von im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver ist, wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, wobei das Vorläufermaterial
für das
metallische Molybdänpulver
in Plasma verdichtet wird;
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32 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
ist, die verwendet wird, um bei niedriger Temperatur verdichtetes
Molybdänpulver
gemäß einem
Verfahren der vorliegenden Erfindung zu erzeugen;
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33 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
ist, die verwendet wird, um im Plasma verdichtetes Molybdänpulver
gemäß einem
Verfahren der vorliegenden Erfindung zu erzeugen; und
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34 eine Auftragung von Daten ist, die in der Tabelle
15 dargestellt sind.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Ein
neues metallisches Molybdänpulver 10 hat
ein Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse in einem Bereich von ungefähr 1.0 Meter2/Gramm
(m2/g) und ungefähr 3.0 m2/g,
bestimmt durch BET-Analyse, in Kombination mit einer Teilchengröße, wobei
wenigstens 30% der Teilchen eine Teilchengröße haben, die größer ist als
ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe +100. Zusätzlich kann
das metallische Molybdänpulver 10 durch
seine Fließfähigkeit
in einem Bereich zwischen ungefähr
29 Sekunden/50 Gramm (s/50 g) und ungefähr 64 s/50 g, bestimmt mit
einem Hall-Flowmeter, die Temperatur, bei der das Sintern beginnt,
und den Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff, der in dem Endprodukt
vorliegt, unterschieden werden.
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Metallisches
Molybdänpulver 10 mit
einem relativ hohen Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse in Kombination mit einer relativ großen Teilchengröße und ausgezeichneten
Fließfähigkeit
liefert Vorteile bei anschließenden
Prozessen der Pulvermetallurgie. Zum Beispiel ist die geringe Hall-Fließfähigkeit
(d. h. ein sehr fließfähiges Material)
des metallischen Molybdänpulvers 10,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt worden ist, vorteilhaft bei Sinterprozessen, da
das metallische Molybdänpulver 10 einfacher
Formhohlräume
füllen wird.
Die vergleichsweise niedrige Sintertemperatur (z. B. von ungefähr 950°C) im Vergleich
zu ungefähr 1500°C bei herkömmlichen
metallischen Molybdänpulvern
bietet zusätzliche
Vorteile, wie sie hierin beschrieben werden.
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Das
neue metallische Molybdänpulver 10 kann
mit der Vorrichtung 12, die in 1 veranschaulicht ist,
erzeugt werden. Die Vorrichtung 12 kann einen Ofen 14 mit
einer anfänglichen
Heizzone 16 und einer letzten Heizzone 18 aufweisen.
Gegebenenfalls kann der Ofen 14 mit einer dazwischen liegenden
Heizzone 20 versehen sein, die zwischen der anfänglichen
Heizzone 16 und der letzten Heizzone 18 angeordnet
ist. Ein Prozessrohr 22 erstreckt sich durch den Ofen 14,
so dass ein Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial in das Prozessrohr 22 eingeführt und
durch die Heizzonen 16, 18, 20 des Ofens 14 bewegt
werden kann, so wie es durch einen Pfeil 26 veranschaulicht
ist, der in 1 zu sehen ist. Ein Prozessgas 28,
beispielsweise ein reduzierendes Gas 30 wie Wasserstoff,
kann in das Prozessrohr 22 eingeführt werden, so wie es durch
einen Pfeil 32, der in 1 gezeigt
ist, veranschaulicht ist. Demgemäß wird das
Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
reduziert, um metallisches Molybdänpulver 10 zu bilden
oder zu erzeugen.
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Ein
Verfahren 80 (2) zum Herstellen des metallischen
Molybdänpulvers 10 wird
auch hierin offenbart. Metallisches Molybdänpulver 10 wird aus
einem Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 erzeugt.
Beispiele für
Ammoniummolybdat-Vorläufermaterialien 24 umfassen
Ammoniumheptamolybdat (AHM), Ammoniumdimolybdat (ADM) und Ammoniumoctamolybdat
(AOM). Ein Verfahren 80 zum Erzeugen von metallischem Molybdänpulver 10 kann
aufweisen: i) Bereitstellen 82 eines Vorrates an Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24;
ii) Erhitzen 84 des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 auf
eine Anfangstemperatur (z. B. in der anfänglichen Heißzone 16 des
Ofens 14) in Anwesenheit eines reduzierendes Gases 30,
so wie Wasserstoff, um ein Zwischenprodukt 74 zu erzeugen;
iii) Erhitzen 86 des Zwischenproduktes 74 auf
eine Endtemperatur (z. B. in der letzten Heizzone 18 des
Ofens 14) in Anwesenheit des reduzierendes Gases 30;
und iv) Erzeugen 88 des metallischen Molybdänpulvers 10.
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Nachdem
das metallische Molybdänpulver 10,
die Vorrichtung 12 und Verfahren 80 zu dessen
Herstellung ebenso wie einige wichtigere Merkmale und Vorteile der
Erfindung Im Allgemeinen beschrieben worden sind, werden nun die
verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung in weiteren Einzelheiten beschrieben.
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NEUE FORMEN METALLISCHEN MOLYBDÄNPULVERS
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Das
neue metallische Molybdänpulver 10 hat
ein Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse in einem Bereich von ungefähr 1.0 Meter2/Gramm
(m2/g) und ungefähr 3.0 m2/g,
bestimmt durch BET-Analyse, in Kombination mit einer Teilchengröße, wobei
wenigstens 30% der Teilchen eine Teilchengröße haben, die größer ist
als ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe +100. Zusätzlich kann
das metallische Molybdänpulver 10 weiter durch
Fließvermögen in einem
Bereich von ungefähr
29 Sekunden/50 Gramm (s/50 g) und ungefähr 64 s/50 g, bestimmt durch
ein Hall-Flowmeter; die Temperatur, bei der das Sintern beginnt,
und deN Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff, der in dem Endprodukt
vorliegt, unterschieden werden. Wie es leicht in den 4, 7 und 10 gesehen
werden kann, führt
die Kombination dieser einmaligen Eigenschaften dazu, dass die Teilchen
des neuen metallischen Molybdänpulvers 10 ein
Im Allgemeinen rundes kugelartiges Aussehen mit einer sehr porösen Oberfläche haben, ähnlich der
eines runden Schwammes.
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Das
metallische Molybdänpulver 10 kann
ein Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse in einem Bereich von ungefähr 1.0 Meter2/Gramm
(m2/g) und ungefähr 3.0 m2/g
haben, bestimmt durch BET-Analyse. Genauer kann das metallische
Molybdänpulver 10 ein
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse in dem Bereich von ungefähr 1.32 m2/g
und ungefähr
2.56 m2/g, bestimmt durch BET-Analyse, haben.
Die hohen BET-Ergebnisse werden erhalten, obwohl die Teilchengröße vergleichsweise
groß ist
(d. h. ungefähr
60 μm oder
60.000 nm). Vergleichsweise hohe BET-Ergebnisse werden üblicherweise
mit Nanoteilchen verbunden, die Größen haben, welche beträchtlich
kleiner sind als 1 μm
(1000 nm). Hier sind die Teilchen des metallischen Molybdänpulvers 10 ganz
neu, da die Teilchen beträchtlich
größer sind,
mit Größen von
ungefähr
60 μm (60.000
nm), in Kombination mit hohen BET-Ergebnissen zwischen ungefähr 1.32
m2/g und ungefähr 2.56 m2/g.
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Die
Teilchen des metallischen Molybdänpulvers 10 haben
eine Teilchengröße, bei
der wenigstens 30% der Teilchen eine Teilchengröße haben, die größer ist
als ein Standard-Maschensieb
nach Tyler der Größe +100.
Genauer haben die Teilchen des metallischen Molybdänpulvers 10 eine
Teilchengröße, bei
der wenigstens 40% der Teilchen eine Teilchengröße haben, die größer ist
als ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe +100. Zusätzlich haben
die Teilchen des metallischen Molybdänpulvers 10 eine Teilchengröße, bei
der wenigstens 20% der Teilchen eine Teilchengröße haben, die kleiner ist als
ein Standard-Maschensieb
nach Tyler der Größe -325.
Standard-Maschensiebe nach Tyler mit Durchmessern von 8 Zoll wurden
verwendet, um die Ergebnisse hierin zu erhalten.
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Die
einmalige Kombination von hohem BET und größerer Teilchengröße kann
einfach aus den 3-11 gesehen
werden, welche die poröse
Teilchenoberfläche
veranschaulichen, die im Aussehen ähnlich der eines Schwammes
ist. Die poröse
Oberfläche
der Teilchen des metallischen Molybdänpulvers 10 erhöht das Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse der Teilchen, was die höheren
BET-Ergebnisse liefert. Im Gegensatz dazu haben Teilchen aus metallischem
Molybdänpulver 10,
die nach Prozessen des Standes der Technik erzeugt werden können, eine
Im Allgemeinen glatte Oberfläche
(d. h. eine nicht poröse),
was zu relativ geringen Verhältnissen
von Oberfläche
zu Masse führt
(d. h. niedrigen BET-Ergebnissen).
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Die
relativ große
Teilchengröße in Kombination
mit der ungefähr
kugelartigen Form der Teilchen trägt zu der niedrigen Hall-Fließfähigkeit
bei, was das metallische Molybdänpulver 10 zu
einem sehr fließfähigen Material
und somit einem guten Material für
anschließendes
Sintern und andere Anwendungen in der Pulvermetallurgie macht. Das
metallische Molybdänpulver 10 hat
eine Fließfähigkeit
zwischen ungefähr
29 s/50 g und ungefähr
64 s/50 g, bestimmt mit einem Hall-Flowmeter. Genauer wurde mit
einem Hall-Flowmeter eine Fließfähigkeit
zwischen ungefähr
58 s/50 g und ungefähr
63 s/50 g bestimmt.
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Das
metallische Molybdänpulver 10 kann
auch durch seinen endgültigen
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff unterschieden werden. Das metallische
Molybdänpulver 10 weist
einen endgültigen
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff von weniger als ungefähr 0.2%
auf. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil von Sauerstoff mit weniger als ungefähr 0.2%
ist ein besonders geringer Sauerstoffgehalt, der aus vielen Gründen wünschenswert
ist. Ein geringerer Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff verbessert
anschließende
Sinterprozesse. Ein hoher Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff kann
oftmals negativ mit dem Wasserstoffgas reagieren, das in dem Sinterofen
verwendet wird, und Wasser erzeugen, oder zu höherem Schrumpfen und zu Strukturproblemen,
so wie Leerräumen
führen.
Die Identifikation von metallischem Molybdänpulver 10 mit einem
solchen vorteilhaften Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff trägt zu erhöhtem Wirkungsgrad
bei Herstellungsprozessen bei.
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Zusätzlich kann
das metallische Molybdänpulver 10 durch
die Temperatur unterschieden werden, bei der das Sintern beginnt.
Das metallische Molybdänpulver 10 beginnt
bei ungefähr
950°C zu
sintern, was eine besonders geringe Temperatur zum Sintern von metallischem
Molybdän
ist. Typischerweise beginnt herkömmlich
hergestelltes metallisches Molybdänpulver nicht bis ungefähr 1500°C zu sintern.
Die Eigenschaft des metallischen Molybdänpulvers 10, dass
es stark fließfähig ist
und bei solch geringen Temperaturen zu sintern beginnt, hat beträchtliche
Vorteile, einschließlich
zum Beispiel dem Senken von Herstellungskosten, dem Anwachsen des
Wirkungsgrades bei Herstellungsprozessen und dem Verringern des
Schrumpfens.
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Metallisches
Molybdänpulver 10 kann
leicht unterschiedliche Eigenschaften von den oben besonders definierten
haben (z. B. Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Teilchengröße, Fließvermögen, Sauerstoffgehalt und
Sintertemperatur), abhängig
von dem Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24,
das verwendet wird, um das metallische Molybdänpulver 10 zu erzeugen.
Die Ammoniummolybdat-Vorläufermaterialien 24,
die mit guten Ergebnissen verwendet worden sind, um metallisches
Molybdänpulver 10 zu
erzeugen, umfassen Ammoniumdimolybdat (NH4)2Mo2O7 (ADM);
Ammoniumheptamolybdat (NH4)6Mo7O24 (AHM) und Ammoniumoctamolybdat
(NH4)4Mo8O26 (AOM).
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Obwohl
die besten Ergebnisse erhalten worden sind, wenn man AHM als das
Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 einsetzt,
sind auch ADM und AOM mit guten Ergebnissen verwendet worden. Die
Ammoniummolybdat-Vorläufermaterialien 24 werden
erzeugt von und sind kommerziell erhältlich bei Climax Molybdenum
Company in Fort Madison, Iowa.
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Die 3-5 sind
Rasterelektronenmikroskopbilder von metallischem Molybdänpulver 10,
so wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 AHM
war. AHM wird erzeugt von und ist kommerziell erhältlich bei
Climax Molybdenum Company in Fort Madioson, Iowa (CAS Nr.: 12054-85-2).
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Im
Allgemeinen kann AHM ein vorteilhaftes Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 sein,
wenn das gewünschte
Endprodukt einen relativ geringen Sauerstoffgehalt haben muss und
hochfließfähig sein
muss, für Anwendungen,
so wie zum Beispiel Sintern. Das Verwenden von AHM als das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 führt Im Allgemeinen
zu einem mehr kugelförmigen
metallischen Molybdänpulver 10,
wie in den 3 und 4 gezeigt.
Die kugelartige Form des metallischen Molybdänpulvers 10 trägt zu dem
hohen Fließvermögen (d.
h. es ist ein sehr fließfähiges Material)
und der ausgezeichneten Sinterfähigkeit
bei. Die poröse
Oberfläche
des metallischen Molybdänpulvers 10,
das aus AHM erzeugt worden ist, erhöht das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
und kann leicht in 5 gesehen werden. Im Allgemeinen
ist metallisches Molybdänpulver 10,
das aus AHM erzeugt worden ist, fließfähiger und hat einen geringeren
Sauerstoffgehalt als metallisches Molybdänpulver 10, das aus
AOM oder ADM erzeugt worden ist.
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Die 6-8 sind
Rasterelektronenmikroskopbilder von metallischem Molybdänpulver 10,
so wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei das Aluminiummolybdat-Vorläufermaterial 24 ADM
war. ADM wird erzeugt von und ist kommerziell erhältlich bei
Climax Molybdenum Company in Fort Madioson, Iowa (CAS Nr.: 27546-07-2).
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Das
Verwenden von ADM als das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 führt Im Allgemeinen
zu einem groberen metallischen Molybdänpulver 10 als das,
das aus AHM erzeugt worden ist, wie es in den 6 und 7 zu
sehen ist. Metallisches Molybdänpulver 10,
das aus ADM erzeugt worden ist, hat auch einen höheren Sauerstoffgehalt und
ein geringeres Fließvermögen (wie
in Beispiel 13 gezeigt) im Vergleich zu metallischem Molybdänpulver 10,
das aus AHM erzeugt worden ist. Die poröse Oberfläche des metallischen Molybdänpulvers 10,
das aus ADM erzeugt worden ist, erhöht das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
und kann leicht in 8 gesehen werden. Im Allgemeinen
hat das metallische Molybdänpulver 10,
das aus ADM erzeugt worden ist, eine Kombination aus hohem BET (d.
h. Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse) und größerer Teilchengröße.
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9-11 sind
Rasterelektronenmikroskopbilder von metallischem Molybdänpulver 10,
so wie es gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, bei dem das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 AOM
war. Das AOM wird erzeugt von und ist kommerziell erhältlich bei
Climax Molybdenum Company in Fort Madioson, Iowa (CAS Nr.: 12411-64-2).
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Das
Verwenden von AOM als dem Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 führt Im Allgemeinen
zu einem gröberen
metallischen Molybdänpulver 10 als
dem, das aus AHM erzeugt worden ist, wie es in den 9 und 10 zu
sehen ist. Das metallische Molybdänpulver 10, das aus
AOM erzeugt worden ist, hat auch einen höheren Sauerstoffgehalt und
ein geringeres Fließvermögen (wie
in Beispiel 14 gezeigt) im Vergleich zu metallischem Molybdänpulver 10,
das aus AHM erzeugt worden ist. Die poröse Oberfläche des metallischen Molybdänpulvers 10,
das aus AOM erzeugt worden ist, erhöht das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
und kann leicht in 11 gesehen werden. Im Allgemeinen
hat das metallische Molybdänpulver 10, das
aus AOM erzeugt wird, eine Kombination aus hohem BET (d. h. Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse) und großer
Teilchengröße.
-
Die
Auswahl des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 kann
von verschiedenen Gestaltungsbetrachtungen abhängen, einschließlich, jedoch
nicht beschränkt
auf die gewünschten
Eigenschaften des endgültigen
metallischen Molybdänpulvers 10 (z.
B. Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Größe, Fließfähigkeit, Sinterfähigkeit,
Sintertemperatur, endgültiger
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff, Reinheit usw.).
-
VORRICHTUNG ZUM ERZEUGEN VON
METALLISCHEM MOLYBDÄNPULVER
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung 12,
die für
das Erzeugen von metallischem Molybdänpulver 10 verwendet
wird. Diese Beschreibung der Vorrichtung 12 liefert das
Umfeld für
die Beschreibung des Verfahrens 80, das verwendet wird,
um metallisches Molybdänpulver 10 zu
erzeugen.
-
Die
Vorrichtung 12 kann einen Drehrohrofen 14 mit
wenigstens einer anfänglichen
Heizzone 16 und einer letzten Heizzone 18 umfassen.
Gegebenenfalls kann der Ofen 14 auch mit einer dazwischen
liegenden Heizzone 20 versehen sein, die sich zwischen
der anfänglichen
Heizzone 16 und der letzten Heizzone 18 befindet.
Ein Prozessrohr 22 erstreckt sich durch den Ofen 14,
so dass ein Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 in
das Prozessrohr 22 eingeführt und durch die Heizzonen 16, 18, 20 des
Ofens 14 bewegt werden kann, so wie es durch einen Pfeil 26,
der in 1 gezeigt ist, veranschaulicht ist. Ein Prozessgas 28,
so wie ein reduzierendes Gas 30, beispielsweise Wasserstoff,
kann in das Prozessrohr 22 eingeführt werden, so wie es durch
einen Pfeil 32, der in 1 gezeigt
ist, veranschaulicht ist.
-
Der
Ofen 14 weist bevorzugt eine darin ausgebildete Kammer 34 auf.
Die Kammer 34 definiert eine Anzahl gesteuerter Heizzonen 16, 18, 20,
welche das Prozessrohr 22 innerhalb des Ofens 14 umgeben.
Das Prozessrohr 22 erstreckt sich in ungefähr gleichen
Teilen durch jede der Heizzonen 16, 18, 20.
Die Heizzonen 16, 18, 20 sind durch Sperrmauern 36, 38 aus
Feuerfestmaterial definiert. Der Ofen 14 kann auf den gewünschten
Temperaturen gehalten werden, indem irgendeine geeignete Temperatursteuervorrichtung
(nicht gezeigt) verwendet wird. Die Heizelemente 40, 42, 44,
die in jeder der Heizzonen 16, 18, 20 des
Ofens 14 angeordnet sind, bilden Heizquellen.
-
Das
Prozessgas 28 kann ein reduzierendes Gas 30 und
ein inertes Trägergas 46 aufweisen.
Das reduzierende Gas 30 kann Wasserstoffgas sein, und das
inerte Trägergas 46 kann
Stickstoffgas sein. Das reduzierende Gas 30 und das inerte
Trägergas 46 können in
getrennten Gaszylindern 30, 46 nahe dem entfernt liegenden
Ende des Prozessrohrs 22 gespeichert werden, wie in 1 gezeigt.
Das Prozessgas 28 wird durch einen Gaseinlaß 72 in
das Prozessrohr 22 eingeführt und durch die Kühlzone 48 (veranschaulicht
durch den gestrichelten Umriß in 1)
und durch jede der Heizzonen 16, 18, 20 in
eine Richtung entgegengesetzt (d. h. im Gegenstrom, wie durch eine
Pfeil 32 veranschaulicht) zu der Richtung geleitet werden,
in der das Vorläufermaterial 24 durch
jede der Heizzonen 16, 18, 20 des Ofens 14 bewegt
wird.
-
Das
Prozessgas 28 kann auch verwendet werden, um einen im Wesentlichen
konstanten Druck innerhalb des Prozessrohres 22 zu halten.
Bei einer Ausführungsform
der Erfindung kann das Prozessrohr 22 Wasserdruck bei ungefähr 8.9 bis
14 cm (ungefähr
3.5 bis 5.5 Zoll) halten. Das Prozessrohr 22 kann auf einem
im Wesentlichen konstanten Druck gehalten werden, indem das Prozessgas 28 mit
einer vorbestimmten Rate oder Druck in das Prozessrohr 22 eingeführt und
jegliches unreagiertes Prozessgas 28 mit einer vorbestimmten
Rate oder Druck ausgelassen wird, um den gewünschten Gleichgewichtsdruck
innerhalb des Prozessrohres 22 einzurichten. Das ausgelassene
Gas kann durch einen Wäscher
(nicht gezeigt) geblasen werden, um den inneren Wasserdruck des
Ofens 14 bei ungefähr
11.4 cm (4.5 Zoll) zu halten.
-
Die
Vorrichtung 12 kann auch ein Transportsystem 50 aufweisen.
Das Transportsystem 50 kann auch ein Zufuhrsystem 52 zum
Zuführen
des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 in
das Prozessrohr 22 und einen Auslaßkasten 54 an dem
entfernt liegenden Ende des Prozessrohres 22 zum Sammeln
des metallischen Molybdänpulvers 10,
das in dem Prozessrohr 22 erzeugt worden ist, aufweisen.
-
Das
Prozessrohr 22 kann innerhalb der Kammer 34 des
Ofens 14 über
das Transportsystem 50, das eine geeignete Antriebsanordnung 56 hat,
gedreht werden. Die Antriebsanordnung 56 kann betrieben
werden, um das Prozessrohr 22 entweder in einer Richtung
im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, wie
es durch einen Pfeil 58 in 1 veranschaulicht
ist. Das Prozessrohr 22 kann unter einer Neigung 60 innerhalb
der Kammer 34 des Ofens 14 angeordnet sein.
-
Das
Prozessrohr 22 kann auf einer Plattform 62 angeordnet
werden, und die Plattform 62 kann an einer Basis 64 angelenkt
werden, so dass sich die Plattform 62 um eine Achse 66 verschwenken
kann. Eine Hebeanordnung 68 kann auch an der Plattform 62 angreifen.
Die Hebeanordnung 68 kann betrieben werden, um ein Ende
der Plattform 62 in bezug auf die Basis 64 anzuheben
oder abzusenken. Die Plattform 62 und somit das Prozessrohr 22 können auf
die gewünschte
Neigung mit Bezug auf die Ebene 70 eingestellt werden.
-
Obwohl
eine Ausführungsform
der Vorrichtung 12 in 1 gezeigt
ist und oben beschrieben wurde, wird verstanden, dass weitere Ausführungsformen
der Vorrichtung 12 auch als innerhalb des Umfangs der Erfindung
liegend angesehen werden.
-
VERFAHREN ZUM ERZEUGEN VON
METALLISCHEM MOLYBDÄNPULVER
-
Ein
Verfahren 80 zum Erzeugen des metallischen Molybdänpulvers 10 (oben
beschrieben), welches die Vorrichtung 12 (oben beschrieben)
verwendet, ist hierin offenbart und in 2 gezeigt.
Eine Ausführungsform
eines Verfahrens 80 zum Erzeugen von metallischem Molybdänpulver 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung kann als Schritte in dem Ablaufdiagramm veranschaulicht
werden, das in 2 gezeigt ist.
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Das
Verfahren 80 beginnt Im Allgemeinen damit, dass das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 in
das Prozessrohr 22 eingeführt und durch jede der Heizzonen 16, 18, 20 des
Ofens (wobei es innerhalb des Prozessrohres 22 ist) bewegt
wird. Das Prozessrohr 22 kann sich drehen 58 und/oder
geneigt sein 60, um die Bewegung und das Mischen des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 und
des Prozessgases 28 zu vereinfachen. Das Prozessgas 28 strömt durch
das Prozessrohr 22 in eine Richtung, die entgegengesetzt
oder im Gegenstrom (gezeigt durch einen Pfeil 32) zu der
Richtung ist, in der sich das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 durch
das Prozessrohr (gezeigt durch einen Pfeil 26) bewegt.
Nachdem kurz eine allgemeine Übersicht über das
Verfahren 80 beschrieben worden ist, wird das Verfahren 80 nun
in weiteren Einzelheiten beschrieben.
-
Das
Verfahren beginnt mit dem Bereitstellen 82 eines Vorrats
an Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24.
Das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 wird
hiernach in weiteren Einzelheiten beschrieben. Das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 kann
dann in das Prozessrohr 22 eingeführt (d. h. zugeführt) werden.
Die Zufuhrrate des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 kann
entsprechend der Größe des verwendeten
Gerätes
(d. h. Ofen 14) sein.
-
Wie
in 2 gezeigt, fährt
das Verfahren 80 mit dem Erhitzen 84 des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 auf
eine bzw. bei einer Anfangstemperatur in Anwesenheit des Prozessgases 28 fort.
Wenn sich das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 durch
die anfängliche
Heizzone 16 bewegt, wird es mit dem Prozessgas 28 gemischt
und reagiert mit diesem, um ein Zwischenprodukt 74 (in 1 gezeigt)
zu bilden. Das Zwischenprodukt 74 kann eine Mischung aus
unreagiertem Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24, Zwischenreaktionsprodukten
und dem metallischen Molybdänpulver 10 sein.
Das Zwischenprodukt 74 verbleibt in dem Prozessrohr 22 und
reagiert weiter mit dem Prozessgas 28, wenn es durch die
Heizzonen 16, 18, 20 bewegt wird.
-
Genauer
gesagt kann die Reaktion in der anfänglichen Zone 16 die
Reduktion des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 durch
das reduzierende Gas 30 (z. B. Wasserstoffgas) in dem Prozessgas 28 sein, um
das Zwischenprodukt 74 zu bilden. Die Reduktionsreaktion
kann auch Wasserdampf und/oder gasförmiges Ammoniak erzeugen, wenn
das reduzierende Gas 30 Wasserstoffgas ist. Die chemische
Reaktion, die in der anfänglichen
Zone 16 zwischen dem Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 und
dem reduzierenden Gas 30 geschieht, ist nicht vollständig bekannt.
Jedoch wird allgemein vermutet, dass die chemische Reaktion, die in
der anfänglichen
Zone 16 auftritt, die Reduktion oder das Ausdampfen von
60-70% des gasförmigen
Ammoniaks, das Reduzieren zu Wasserstoffgas und Stickstoffgas, was
zu mehr verfügbarem
Wasserstoffgas führt,
was somit weniger frisches Wasserstoffgas erfordert, das in das
Prozessrohr 22 gepumpt werden muss, umfasst.
-
Die
Temperatur in der anfänglichen
Zone 16 kann auf einer konstanten Temperatur von ungefähr 600°C gehalten
werden. Das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 kann
in der anfänglichen
Zone 16 ungefähr
40 Minuten erhitzt werden. Die Temperatur der anfänglichen
Zone 16 kann auf einer niedrigeren Temperatur als den Temperaturen
der zwischenliegenden 20 und letzten 18 Zone gehalten
werden, weil die Reaktion zwischen dem Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 und
dem reduzierenden Gas 30 in der anfänglichen Zone 16 eine
exotherme Reaktion ist. Insbesondere wird Wärme während der Reaktion in der anfänglichen
Zone 16 freigesetzt, und das Halten einer Temperatur unterhalb
600°C in
der anfänglichen
Zone 16 hilft dabei, das Ausdampfen von Molybdäntrioxid
(MoO3) zu vermeiden.
-
Die
zwischenliegende Zone 20 kann gegebenenfalls als eine Übergangszone
zwischen der anfänglichen 16 und
der schließlichen 18 Zone
vorgesehen sein. Die Temperatur in der zwischenliegenden Zone 20 wird
auf einer höheren
Temperatur als die der anfänglichen
Zone 16 gehalten, jedoch auf einer niedrigeren Temperatur
als in der letzten Zone 18. Die Temperatur in der zwischenliegenden
Zone 20 kann auf einer konstanten Temperatur von ungefähr 770°C gehalten
werden. Das Zwischenprodukt 74 kann in der zwischenliegenden
Zone 20 ungefähr
40 Minuten erhitzt werden.
-
Die
zwischenliegende Zone 20 bildet eine Übergangszone zwischen der niedrigeren
Temperatur der anfänglichen
Zone 16 und der höheren
Temperatur der letzten Zone 18, was eine bes sere Steuerung
der Größe des metallischen
Metallpulverproduktes 10 bietet. Im Allgemeinen wird vermutet,
dass die Reaktion in der zwischenliegenden Zone 20 eine
Reduktionsreaktion umfasst, welche zu der Bildung oder dem Ausdampfen von
Wasserdampf, gasförmigem
Ammoniak oder gasförmigem
Sauerstoff führt,
wenn das reduzierende Gas 30 Wasserstoffgas ist.
-
Das
Verfahren 80 wird mit dem Heizen 86 des Zwischenproduktes 74 bei
einer Endtemperatur in Anwesenheit eines reduzierenden Gases 30 weitergeführt. Wenn
sich das Zwischenprodukt 74 in die letzte Zone 18 bewegt,
wird es weiter mit dem Prozessgas 28 (welches reduzierendes
Gas 30 umfasst) gemischt und reagiert mit diesem, um das
metallische Molybdänpulver 10 zu
bilden. Es wird vermutet, dass die Reaktion in der letzten Zone 18 eine
Reduktionsreaktion ist, welche zu der Bildung von festem metallischen
Molybdänpulver (Mo) 10 und
Wasser oder gasförmigem
Wasserstoff und Stickstoff führt,
wenn das reduzierende Gas 30 Wasserstoffgas ist.
-
Die
Reaktion zwischen dem Zwischenprodukt 74 und dem reduzierenden
Gas 30 in der letzten Zone 18 ist eine endotherme
Reaktion, die zu der Erzeugung 88 metallischen Molybdänpulverprodukts 10 führt. Somit
kann der Energieeintrag der letzten Zone 18 entsprechend
angepasst werden, um für
die zusätzliche
Wärme zu
sorgen, die durch die endotherme Reaktion in der letzten Zone 18 erforderlich
ist. Die Temperatur in der letzten Zone 18 kann bei ungefähr 950°C gehalten
werden, genauer bei einer Temperatur von ungefähr 946°C bis ungefähr 975°C. Das Zwischenprodukt 74 kann
in der letzten Zone 18 ungefähr 40 Minuten lang erhitzt werden.
-
Im
Allgemeinen nimmt das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse (durch BET-Analyse bestimmt) des metallischen Molybdänpulvers 10 mit
anwachsenden Temperaturen in der letzten Zone 18 ab. Im
Allgemeinen verstärkt
das Erhöhen
der Temperatur der letzten Zone 18 eine Agglomeration (d.
h. "Verklumpen") des erzeugten metallisch
Molybdänpulvers 10.
Obwohl höhere
Temperaturen in der letzten Zone 18 verwendet werden können, kann
das Mahlen oder Zerstrahlen des metallischen Molybdänpulvers 10 notwendig
sein, um das Material für
ver schiedene anschließende
Sinter- und andere Anwendungen der Pulvermetallurgie aufzubrechen.
-
Das
metallische Molybdänpulver 10 kann
auch gesiebt werden, um übergroße Teilchen
von dem Produkt zu entfernen, das während des Prozesses agglomeriert
oder "verklumpt" sein kann. Ob das
metallische Molybdänpulver 10 gesiebt
wird, wird von Gestaltungsbetrachtungen abhängen, so wie, jedoch nicht
beschränkt
auf, die letztendliche Verwendung für das metallische Molybdänpulver 10 und
die Reinheit und/oder Teilchengröße des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24.
-
Wenn
das metallische Molybdänpulver 10,
das durch die oben beschriebenen Reaktionen erzeugt worden ist,
unmittelbar in eine atmosphärische
Umgebung eingeführt
wird, während
es noch heiß ist
(z. B. nach dem Austritt aus der letzten Zone 18), kann
es mit Sauerstoff in der Atmosphäre
reagieren und erneut oxidieren. Daher kann das metallische Molybdänpulver 10 nach
dem Austritt aus der letzten Zone 18 durch eine abgeschlossene
Kühlzone 48 bewegt
werden. Das Prozessgas 28 strömt auch durch die Kühlzone 48,
so dass das heiße
metallische Molybdänpulver 10 in
einer reduzierenden Umgebung abgekühlt werden kann, was die erneute
Oxidation des metallischen Molybdänpulvers 10 (z. B.
um MoO2 und/oder MoO3 zu
bilden) verringern oder ausschalten kann. Zusätzlich kann die Kühlzone 48 auch
vorgesehen sein, um metallisches Molybdänpulver 10 zu Handhabungszwecken
abzukühlen.
-
Die
obigen Reaktionen können
in jeder der Heizzonen 16, 18, 20 über eine
Gesamtzeitdauer von ungefähr
2 Stunden geschehen. Es wird verstanden, dass etwas metallisches
Molybdänpulver 10 in
der anfänglichen
Zone 16 und/oder der zwischenliegenden Zone 20 gebildet
werden kann. Ebenso kann etwas nicht reagiertes Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 in
die zwischenliegende Zone 20 und/oder die letzte Zone 18 eingeführt werden.
Zusätzlich
können
einige Reaktionen noch sogar in der Kühlzone 48 geschehen.
-
Nachdem
die Reaktionen in den verschiedenen Abschnitten des Prozessrohres
22 im
Ofen
14 diskutiert worden sind, sollte angemerkt werden,
dass optimale Umwandlungen des Ammoni ummolybdat-Vorläufermaterials
24 in
das metallische Molybdänpulver
10 beobachtet
wurden, wenn die Prozessparameter auf die Werte in den Bereichen,
die in Tabelle 1 hiernach gezeigt sind, eingerichtet wurden. TABELLE 1
PARAMETER | EINSTELLUNG |
Neigung
des Prozessrohres
Drehgeschwindigkeit des Prozessrohres
Temperatur
– anfängliche
Zone
– zwischenliegende
Zone
– letzte
Zone
Zeit
– anfängliche
Zone
– zwischenliegende
Zone
– letzte
Zone
Strömungsgeschwindigkeit
des Prozessgases | 0.25%
3.0
Umdrehungen pro Minute
ungefähr 600°C
ungefähr 750°C
ungefähr 950°C-1025°C
ungefähr 40 Minuten
ungefähr 40 Minuten
ungefähr 40 Minuten
60
bis 120 Kubikfuß pro
Stunde |
-
Wie
es nach dem Studieren der Beispiele 1-14 hiernach deutlich werden
wird, können
die Prozessparameter, die in Tabelle 1 aufgeführt und oben diskutiert sind,
geändert
werden, um die Eigenschaften des gewünschten metallischen Molybdänpulvers
zu optimieren. In ähnlicher
Weise können
diese Parameter in Kombination mit der Auswahl des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 geändert werden,
um weiter die gewünschten
Eigenschaften des metallischen Molybdänpulvers 10 zu optimieren.
Die Eigenschaften des gewünschten
metallischen Molybdänpulvers 10 werden
von Gestaltungsbetrachtungen abhängig,
so wie, jedoch nicht beschränkt
auf die endgültige
Verwendung des metallischen Molybdänpulvers 10, die Reinheit
und/oder Teilchengröße des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 usw.
-
BEISPIELE 1 & 2
-
Bei
diesen Beispielen war das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 Ammoniumheptamolybdat (AHM).
Die AHM-Teilchen, die als das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 bei
diesem Beispiel benutzt werden, werden erzeugt von und sind kommerziell
erhältlich
bei der Climax Molybdenum Company (Fort Madison, Iowa).
-
Die
folgende Ausrüstung
wurde für
diese Beispiele verwendet: ein den Gewichtsverlust messendes Zufuhrsystem 52,
erhältlich
von Grabender als das Modell Nr. H31-FW33/50, kommerziell verfügbar bei
C. W. Grabender Instrments, Inc. (South Hackensack, New Jersey);
und ein Drehrohrofen 14, erhältlich von Harper International
Corporation als Modell Nr. HOU-6D60-RTA-28-F
(Lancaster, New York). Der Drehrohrofen 14 wies unabhängig gesteuerte
50.8 cm (20 Zoll) lange Heizzonen 16, 18, 20 auf,
wobei sich ein 305 cm (120 Zoll) langes HT-Legierungsrohr 22 durch
jede seiner Heizzonen 16, 18, 20 erstreckte.
Demgemäß wurden
bei diesem Beispiel insgesamt 152 cm (60 Zoll) Heizen und 152 cm
(60 Zoll) Kühlen
zur Verfügung
gestellt.
-
Bei
diesen Beispielen wurde das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 unter
Verwendung des den Gewichtsverlust messenden Zufuhrsystems 52 in
das Prozessrohr 22 des Drehrohrofens 14 eingespeist. Das
Prozessrohr 22 wurde gedreht 58 und geneigt 60 (wie
in Tabelle 2 unten festgelegt), um die Bewegung des Vorläufermaterials 24 durch
den Drehofen 14 zu vereinfachen und um das Mischen des
Vorläufermaterials 24 mit
einem Prozessgas 28 zu vereinfachen. Das Prozessgas 28 wurde
durch das Prozessrohr 22 in eine Richtung entgegengesetzt
oder im Gegenstrom 32 zu der Richtung eingeführt, in
der sich das Vorläufermaterial 24 durch
das Prozessrohr 22 bewegt hat. Bei diesen Beispielen wies
das Prozessgas 28 Wasserstoffgas als das reduzierende Gas 30 auf
und Stickstoffgas als das inerte Trägergas 46. Das ausgelassene
Gas wurde durch einen Wäscher
(nicht gezeigt) geblasen, um das Innere des Ofens 14 auf
ungefähr
11.4 cm (4.5 Zoll) Wasserdruck zu halten.
-
Die
Parameter für
den Drehrohrofen
14 wurden auf die Werte eingestellt, die
in Tabelle 2 hiernach gezeigt sind. TABELLE 2
PARAMETER | EINSTELLUNG |
Zufuhrgeschwindigkeit
des Vorläufers
Neigung
des Prozessrohrs
Drehung des Prozessrohrs
Temperatureinstellpunkte
– anfängliche
Zone
– zwischenliegende
Zone
– letzte
Zone
Zeit
– anfängliche
Zone
– zwischenliegende
Zone
– letzte
Zone
Durchsatz des Prozessgases | 5
bis 7 Gramm pro Minute
0,25%
3.0 Umdrehungen pro Minute
600°C
770°C
946°C-975°C
40
Minuten
40 Minuten
40 Minuten
80 Kubikfuß pro Stunde |
-
Metallisches
Molybdänpulver
10,
das entsprechend diesen Beispielen erzeugt worden ist, ist in den
3-
5 gezeigt
und oben mit Bezug darauf diskutiert. Insbesondere wird metallisches
Molybdänpulver
10,
das nach diesen Beispielen erzeugt worden ist, durch sein Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse in Kombination mit seiner Teilchengröße und Fließfähigkeit unterschieden. Insbesondere
hat das metallische Molybdänpulver
10,
das gemäß diesen
Beispielen erzeugt worden ist, ein Verhältnis von Oberfläche zu Masse
von 2.364 m
2/g für Beispiel 1 und 2.027 m
2/g für
Beispiel 2, bestimmt durch BET-Analyse. Das metallische Molybdänpulver
10,
das gemäß diesen
Beispielen erzeugt worden ist, hat eine Fließfähigkeit von 63 s/50 g für Beispiel
1 und 58 s/50 g für
Beispiel 2. Die erhaltenen und oben beschriebenen Ergebnisse für die Beispiele
1 und 2 sind auch in Einzelheiten in der Tabelle 3 hiernach aufgeführt. TABELLE 3
Beispiel/Temperatur
(°C) der letzten
Zone | Verhältnis von Oberfläche zu Masse
(m2/g) | Fließfähigkeit (s/50
g) | Endgültiger Gewichtsprozentanteil
Sauerstoff | Teilchengrößenverteilung
durch Standardsiebanalyse |
| +100 | -325 |
1/946°C | 2.364
m2/g | 63
s/50 g | 0.219% | 39.5% | 24.8% |
2/975°C | 2.027
m2/g | 58
s/50 g | 0.171% | 48.9% | 17.8% |
-
Die
Ergebnisse von Beispiel 1 (oben in Tabelle 3 aufgeführt) wurden
erhalten, indem zehn getrennte Testläufe gemittelt wurden. Die genauen
Testlaufdaten für
Beispiel 1 sind in Tabelle 4 hiernach aufgeführt. Der endgültige Gewichtsprozentanteil
an Sauerstoff in Beispiel 1 wurde berechnet, indem mathematisch
jeder der zehn Testläufe
gemittelt wurde. Die Ergebnisse für das Verhältnis von Oberfläche zu Masse,
die Fließfähigkeit und
die Verteilung der Teilchengrößen wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den zehn getrennten Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse von Beispiel 2 (oben in Tabelle 3 aufgeführt) wurden
erhalten, indem sechzehn getrennte Testläufe gemittelt wurden. Die genauen
Testlaufdaten für
Beispiel 2 sind ach in Tabelle 4 hiernach aufgeführt. Der endgültige Gewichtsprozentanteil
an Sauerstoff in Beispiel 2 wurde berechnet, indem mathematisch
jeder der sechzehn Testläufe
gemittelt wurde.
-
Die
Ergebnisse für
das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den sechzehn getrennten Testläufen erhalten.
-
BEISPIELE 3-6
-
Bei
den Beispielen 3-6 war das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
24 Ammoniumheptamolybdat (AHM).
Die Beispiele 3-6 verwendeten dasselbe Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
24,
dieselbe Ausrüstung
und dieselben Einstellungen der Prozessparameter, wie es zuvor oben
in Einzelheiten bei den Beispielen 1 und 2 beschrieben wurde. Die
Beispiele 3-6 variierten nur die Temperatur der letzten Zone. Die
für die
Beispiele 3-6 erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 hiernach gezeigt. TABELLE 5
Beispiel/Temperatur
(°C) der
letzten Zone | Verhältnis von Oberfläche zu Masse
(m2/g) | Endgültiger Gewichtsprozentanteil
Sauerstoff | Teilchengrößenverteilung
durch Standardsiebanalyse |
| +100 | -325 |
3/950°C | 2.328
m2/g | 0.278% | 37.1% | 21.6% |
4/1000°C | 1.442
m2/g | 0.152% | 36.1% | 23.8% |
5/1025°C | 1.296
m2/g | 0.139% | 33.7% | 24.2% |
6/950°C | 1.686
m2/g | 0.150% | 34.6% | 27.8% |
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 3 (oben in Tabelle 5 aufgeführt) wurden aus einem getrennten
Testlauf erhalten. Die genauen Testlaufdaten für Beispiel 3 sind in Tabelle
4 oben aufgeführt.
-
Die
Ergebnisse für
den endgültigen
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff, das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
und die Verteilung der Teilchengröße wurden nach dem Prüfen der
Laufdaten aus dem einen Testlauf erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 4 (oben in Tabelle 5 aufgeführt) wurden erhalten, indem
sechs getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Die genauen Testlaufdaten für Beispiel 4 sind auch oben
in Tabelle 4 aufgeführt. Der
endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 4 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der sechs Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse und die Verteilung der Teilchengröße wurden nach dem Kombinieren
und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den sechs getrennten Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 5 (oben in Tabelle 5 aufgeführt) wurden erhalten, indem
fünf getrennte Testläufe gemittelt
wurden. Die genauen Testlaufdaten für Beispiel 5 sind auch in Tabelle
4 oben aufgeführt. Der
endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 5 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der fünf
Testläufe
gemittelt wurde. Die Ergebnisse für das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
und die Verteilung der Teilchengröße wurden nach dem Kombinieren
und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den fünf getrennten
Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 6 (oben in Tabelle 5 aufgeführt) wurden erhalten, indem
fünf getrennte Testläufe gemittelt
wurden. Die genauen Testlaufdaten für Beispiel 6 sind auch oben
in Tabelle 4 aufgeführt. Der
endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 6 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der fünf
Testläufe
gemittelt wurde. Die Ergebnisse für das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
und die Verteilung der Teilchengröße wurden nach dem Kombinieren
und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den fünf getrennten
Testläufen
erhalten.
-
BEISPIELE 7-12
-
Bei
den Beispielen 7-12 war das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
24 Ammoniumheptamolybdat (AHM).
Die Beispiele 7-12 verwendeten dasselbe Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
24,
dieselbe Ausrüstung
und dieselben Einstellungen der Prozessparameter, wie es zuvor oben
in Einzelheiten in den Beispielen 1 und 2 beschrieben worden ist.
Die Bei spiele 7-12 variierten in den Temperaturen der zwischenliegenden
und letzten Zone. Die Temperaturen der zwischenliegenden und letzten
Zone und die Ergebnisse, die für
die Beispiele 7-12 erhalten worden sind, sind in der Tabelle 6 hiernach
gezeigt. TABELLE 6
Beispiel/Temperatur
(°C) der zwischenliegenden/letzten Zone | Verhältnis von Oberfläche zu Masse
(m2/g) | Fließfähigkeit (s/50
g) | Endgültiger Gewichtsprozentanteil
Sauerstoff | Teilchengrößenverteilung
durch Standardsiebanalyse |
| +100 | -325 |
7/ 770°C/950°C | 1.79
m2/g | 52
s/50 g | 0.270% | 43,8% | 16.7% |
8/ 760°C/940°C | 1.93
m2/g | 51
s/50 g | 0.290% | 51.1% | 13.7% |
9/ 750°C/930°C | 1.95
m2/g | 57
s/50 g | 0.284% | 49.5% | 14.8% |
10/ 740°C/920°C | 2.17
m2/g | 59
s/50 g | 0.275% | 43.8% | 17.2% |
11/ 730°C/910°C | 2.95
m2/g | 61
s/50 g | 0.348% | 45.6% | 16.8% |
12/ 770°C/950°C | 1.90
m2/g | 64
s/50 g | 0.242% | 50.3% | 12.5% |
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 7 (oben in Tabelle 6 aufgeführt) wurden erhalten, indem
neun separate Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 7 wurde berechnet, indem
mathematisch jeder der neun Testläufe gemittelt wurde.
-
Die
Ergebnisse für
das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den neun getrennten Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 8 (oben in Tabelle 6 aufgeführt) wurden erhalten, indem
sechs getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 8 wurde berechnet, indem
mathematisch jeder der sechs Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen der
Molybdänpulverprodukte
aus den sechs getrennten Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 9 (oben in Tabelle 6 aufgeführt) wurden erhalten, indem
acht getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 9 wurde berechnet, indem
mathematisch jeder der acht Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den acht getrennten Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 10 (oben in Tabelle 6 aufgeführt) wurden erhalten, indem
siebzehn getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 10 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der siebzehn Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den siebzehn getrennten Testläufen erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 11 (oben in Tabelle 6 aufgeführt) wurden erhalten, indem
sechs getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 11 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der sechs Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den sechs getrennten Testläufen
erhalten.
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 12 (oben in Tabelle 6 aufgeführt) wurden erhalten, indem
sechzehn getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 12 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der sechzehn Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den sechzehn getrennten Testläufen erhalten.
-
BEISPIEL 13
-
In
Beispiel 13 war das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial
24 Ammoniumdimolybdat
(ADM). Beispiel 13 verwendete dieselbe Ausrüstung und dieselben Einstellungen
der Prozessparameter, wie sie zuvor oben in Einzelheiten bei den
Beispielen 1 und 2 beschrieben worden sind, mit der Ausnahme, dass
die Temperatur der anfänglichen,
zwischenliegenden und letzten Heizzone bei 600°C gehalten wurde. Die für das Beispiele
13 erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 7 hiernach gezeigt. TABELLE 7
Beispiel | Verhältnis von Oberfläche zu Masse
(m2g) | Fließfähigkeit (s/50
g) | Endgültiger Gewichtsprozentanteil
Sauerstoff | Teilchengrößenverteilung
zur Standardsiebanalyse |
| +100 | -325 |
13 | 1.58
m2/g | 78
s/50 g | 1.568% | 52.2% | 8.9% |
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 13 (oben in Tabelle 7 aufgeführt) wurden erhalten, indem
vier getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 13 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der vier Testläufe gemittelt wurde.
-
Die
Ergebnisse für
das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen
der Molybdänpulverprodukte
aus den vier getrennten Testläufen
erhalten.
-
BEISPIEL 14
-
In
Beispiel 14 war das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 Ammoniumoctamolybdat
(AOM). Beispiel 14 benutzte dieselbe Ausrüstung und dieselben Einstellungen
der Prozessparameter, wie zuvor oben in Einzelheiten bei den Beispielen
1 und 2 beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Temperaturen der
zwischenliegenden und letzten Heizzone variiert wurden.
-
In
Beispiele 14 wurde die zwischenliegende Heizzone zwischen 750°C-800°C eingerichtet
und die letzte Heizzone wurde zwischen 900°C-1000°C eingerichtet. Die für das Beispiel
14 erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 8 unten gezeigt. TABELLE 8
Beispiel | Verhältnis von Oberfläche zu Masse
(m2g) | Fließfähigkeit (s/50
g) | Endgültiger Gewichtsprozentanteil
Sauerstoff | Teilchengrößenverteilung
zur Standardsiebanalyse |
| +100 | -325 |
14 | 2.00
m2/g | > 80 s/50 g (kein Fließen) | 0.502% | 61.4% | 8.6% |
-
Die
Ergebnisse für
Beispiel 14 (oben in Tabelle 8 aufgeführt) wurden erhalten, indem
elf getrennte Testläufe
gemittelt wurden. Der endgültige
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff in Beispiel 14 wurde berechnet,
indem mathematisch jeder der elf Testläufe gemittelt wurde. Die Ergebnisse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Fließfähigkeit
und Verteilung der Teilchengröße wurden
nach dem Kombinieren und Prüfen der
Molybdänpulverprodukte
aus den elf getrennten Testläufen
erhalten.
-
Wie
es von den Fachleuten nach dem Betrachten der obigen Beispiele verstanden
werden wird, wird die Auswahl eines Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 auf
der beabsichtigten Verwendung für
das metallische Molybdänpulver 10 abhängen. Wie
zuvor diskutiert kann die Auswahl des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 von
verschiedenen Gestaltungsbetrachtungen abhängig sein, einschließlich, jedoch
nicht beschränkt
auf die gewünschten
Eigenschaften des metallischen Molybdänpulvers 10 (z. B.
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse, Größe, Fließfähigkeit,
Sinterfähigkeit,
Sintertemperatur, endgültiger
Gewichtsprozentanteil an Sauerstoff, Reinheit usw.).
-
Es
wird leicht deutlich, dass das hierin diskutierte metallische Molybdänpulver 10 ein
relativ großes Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse in Kombination mit einer großen Teilchengröße hat. Ähnlich wird
deutlich, dass die Vorrichtung 12 und die Verfahren 80 für das Erzeugen
von metallischem Molybdänpulver 10,
die hierin diskutiert sind, verwendet werden können, um metallisches Molybdänpulver 10 zu
erzeugen. Folglich stellt die beanspruchte Erfindung eine wichtige
Entwicklung in der Technologie für
metallische Molybdänpulver
dar.
-
BEISPIELE 15-18
-
Bei
den Beispielen 15-18 war das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 AHM.
Die AHM-Teilchen, die bei diesem Beispiel als das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 verwendet
wurden, werden erzeugt von und sind kommerziell erhältlich bei
Climax Molybdenum Company (Ft. Madison, Iowa).
-
Die
Ausrüstung,
die bei den Beispielen 15-18 verwendet wurde, waren das selbe Zufuhrsystem 52 und der
selbe Drehrohrofen 14, wie sie bei den oben beschriebenen
Beispielen verwendet wurden. Das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 wurde
in das Prozessrohr 22 des Drehrohrofens 14 eingespeist,
indem das den Gewichtsverlust messende Zufuhrsystem 52 verwendet
wurde. Das Prozessrohr 22 wurde gedreht 58 und geneigt 60 (wie
es in der Tabelle 2 oben festgelegt ist), um die Bewegung des Vorläufermaterials 24 durch
den Drehrohrofen 14 zu vereinfachen und um das Mischen
des Vorläufermaterials 24 mit
einem Prozessgas 28 zu vereinfachen. Das Prozessgas 28 wurde
durch das Prozessrohr 22 in eine Richtung entgegengesetzt
oder im Gegenstrom 32 zu der Richtung eingeführt, in
der sich das Vorläufermaterial 24 durch
das Prozessrohr 22 bewegte. Bei den Beispielen 15-18 wies
das Prozessgas 28 Wasserstoffgas als das reduzierende Gas 30 und Stickstoffgas
als das inerte Trägergas 46 auf.
Das ausgelassene Gas wurde durch einen Wäscher (nicht gezeigt) geblasen,
um das Innere des Ofens 14 bei ungefähr 11.4 cm (4.5 Zoll) Wasserdruck
zu halten.
-
Für die Beispiele
15-17 wurden die Parameter des Drehrohrofens auf die Werte gesetzt,
die in der Tabelle 2 oben gezeigt sind, mit der Ausnahme, dass der
Durchsatz des Prozessgases ungefähr
95 Kubikfuß pro Stunde
betrug.
-
Für das Beispiel
18 wurden die Parameter des Drehrohrofens auf die Werte gesetzt,
die in der Tabelle 2 oben gezeigt sind, mit der Ausnahme, dass die
Temperatur der zwischenliegenden Zone ungefähr 760°C war, die Temperatur der letzten
Zone ungefähr
925°C war
und der Durchsatz des Prozessgases ungefähr 40 Kubikfuß pro Stunde
betrug.
-
Die
Eigenschaften für
metallisches Molybdänpulver
10,
das gemäß den Beispielen
15-18 erzeugt worden ist, sind hiernach in der Tabelle 9 gezeigt.
Molybdänpulver
10,
das gemäß den Beispielen
15-18 erzeugt wird, wird durch sein Verhältnis von Oberfläche zu Masse
in Kombination mit seiner Teilchengröße und der Fließfähigkeit
unterschieden. Das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse für
Beispiel 15 war 3.0 m
2/g; für Beispiel 16
1.9 m
2/g; für Beispiel 17 3.6 m
2/g und für
Beispiel 18 2.5 m
2/g. Scheinbare Dichten
für die
Beispiele 15, 16 und 18 wurden bestimmt, indem ein Hall-Dichtemessgerät verwendet
wurde. Die scheinbare Dichte für
Beispiel 17 wurde bestimmt, indem ein Scott-Volumenmessgerät benutzt
wurde. Eigenschaften weiterer Beispiele für metallisches Molybdänpulver
10 sind
in den Tabelle 10-15 hiernach beschrieben und mit PM bezeichnet.
-
VERDICHTETES METALLISCHES
MOLYBDÄNPULVER
-
Ein
Typ eines hochdichten metallischen Molybdänpulvers wird hierin als „bei niedriger
Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100" bezeichnet. Ein
zweiter Typ eines metallischen Molybdänpulvers mit hoher Dichte kann
hierin als ein „im
Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver 200" bezeichnet werden.
Obwohl beide Typen von metallischen Molybdänpulvern ähnlich sind, da sie metallische
Molybdänpulver
mit höheren
Dichten als der des oben beschriebenen metallischen Molybdänpulvers 10 darstellen,
unterscheiden sie sich bezüglich
der Prozesse, die verwendet werden, um sie zu erzeugen, ebenso wie
in bestimmten ihrer physikalischen Eigenschaften, wie es hierin
in weiteren Einzelheiten beschrieben werden wird.
-
BEI NIEDRIGER TEMPERATUR VERDICHTETES
METALLISCHES MOLYBDÄNPULVER
-
Bei
niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 ist
stark fließfähig und
weist Teilchen auf, die im Wesentlichen in ihrer Form allgemein
kugelartig sind. „Kugelartig" wie er hierin verwendet wird,
bedeutet ausreichend in der allgemeinen Form einer Kugel geformt,
so dass die Teilchen frei rollen können, jedoch verschiedene Vertiefungen,
abgeflachte Flächen
und Unregelmäßigkeiten
enthalten können; nichtsdestotrotz
rollen die Teilchen frei, haften nicht aneinander und haben die
Fließeigenschaften,
wie sie im Allgemeinen hierin beschrieben sind. Die allgemeine Form
der Teilchen, die durch einen Verdichtungsprozess (vollständiger hiernach
beschrieben) erzeugt werden, ist in den 12-26 veranschaulicht.
Bei einer 1000X Vergrößerung ist
die Oberfläche
der Teilchen porös
mit einem gepunkteten Aussehen. Das Aussehen der Oberfläche der
Teilchen ist in den 14, 19 und 24 veranschaulicht.
Die scheinbare Dichte oder Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur
verdichteten Molybdänpulvers 100 liegt
im Bereich von ungefähr
2.3 g/cm3 bis ungefähr 4.7 g/cm3,
bestimmt durch ein Scott-Volumenmessgerät. Die Fließfähigkeit des bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 liegt
im Bereich von ungefähr
16.0 s/50 g bis ungefähr
31.8 s/50 g, bestimmt mit einem Hall-Flowmeter. Klopfdichten wur den
zwischen ungefähr
3.2 g/cm3 und ungefähr 5.8 g/cm3 bestimmt.
Klopfdichten wurden gemäß einer
Prozedur bestimmt, die einem Fachmann vertraut sein würde.
-
Die
Verdichtung, die zu einem bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulver 100 führt, beseitigt
Poren aus metallischem Molybdänpulver 10,
aus dem das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 hergestellt
werden kann. Zusätzlich
kann die Verdichtung gemäß den Verfahren
der vorliegenden Erfindung zu einer verringerten Teilchenoberfläche führen. Sie
kann auch zu einem Absenken der freien Oberflächenenergie führen. Daher
hat das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 eine
ausgezeichnete Fließfähigkeit,
kombiniert mit einer relativ hohen Scott-Dichte und Klopfdichte,
was zu besseren Beschichtungen in dem Fall der Sprühbeschichtungen
und zu einer besseren Ausbildung von Teilen in dem Fall beispielsweise
des Pulverspritzgusses führen
kann. Die geringe Fließzeit nach
Hall (d. h. ein sehr fließfähiges Material)
des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt worden ist, kann vorteilhaft beim Pulverspritzguss
und bei weiteren metallurgischen Prozessen sein, da das bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 Formleerräume leicht
ausfüllen
wird.
-
Das
bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 ist
im Wesentlichen rein, wobei es geringe Spuren an metallischen Verunreinigungswerten
zeigt und einen sehr geringen Sauerstoffgehalt von zwischen ungefähr 0.02
und 0.1, bezogen auf das Gesamtgewicht, bevorzug zwischen ungefähr 0.0168
und 0.069, bezogen auf das Gesamtgewicht.
-
Das
Verhältnis
von Oberfläche
von Masse bei einem bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulver 100 liegt
im Bereich von 0.06 m2/g bis ungefähr 0.36
m2/g, bestimmt durch BET-Analyse. Wenigstens
ungefähr
46 Prozent der Teilchen können
eine Teilchengröße größer als
ein Standard-Maschinensieb der Größe +140 haben. Wenigstens ungefähr 13 Prozent
der Teilchen können
eine Teilchengröße kleiner
als ein Standard-Maschensieb
nach Tyler der Größe -100
und größer als
ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe +140 haben. Wenigstens ungefähr 10.5
Prozent der Teilchen können
eine Teil chengröße kleiner
als ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe -140 und größer als
ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe +200 haben. Wenigstens ungefähr 11 Prozent
der Teilchen können
eine Teilchengröße kleiner als
ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe -200 und größer als
ein Standard-Maschensieb nach Tyler der Größe +325 haben. Zusätzliche
Information über
die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten Molybdänpulvers 100 ist
in den Tabellen 10-15 gezeigt, wie es vollständiger hiernach beschrieben
ist.
-
Im Plasma verdichtetes metallisches
Molybdänpulver
-
Das
oben beschriebene Molybdänpulver 10 kann
auch einem Verdichtungsprozess im Plasma ausgesetzt werden, um im
Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver 200 zu erzeugen.
Die Teilchengröße des im
Plasma verdichteten metallischen Molybdäns 200 insgesamt ist
regelmäßig und
stark kugelartig, wie es in den 27-29 veranschaulicht
ist. Die Oberfläche
der Teilchen des im Plasma verdichteten metallischen Molybdäns 200 ist
bei einer Vergrößerung von
1000X im Allgemeinen glatt im Aussehen, wie es in 29 gezeigt ist. Veranschaulichungen der Oberfläche bei
höherer
Vergrößerung sind
in den 30-31 gezeigt.
Die Fließfähigkeit
des im Plasma verdichteten metallischen Molybdänpulvers 200 wurde
zu ungefähr 13.0
s/50 g bestimmt. Die Klopfdichte wurde zu ungefähr 6.52 g/cm3 bestimmt.
Das im Plasma verdichtete metallische Molybdänpulver 200 wurde
mit einem Sauerstoffgehalt von ungefähr 0.012 Gewichtsprozent bestimmt.
Wie oben angesprochen, verbessert ein geringerer Gewichtsprozentanteil
an Sauerstoff die anschließenden
metallurgischen Prozesse.
-
VORRICHTUNG ZUM ERZEUGEN VON
VERDICHTETEM METALLISCHEM MOLYBDÄNPULVER
-
32 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 112,
die verwendet wird, um bei niedriger Temperatur verdichtetes Molybdänpulver 100 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
-
Die
Vorrichtung 112 kann einen Vorrat an Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 aufweisen,
wie es zuvor beschrieben ist. Das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 kann
in den Ofen 14 gespeist werden, der zuvor beschrieben worden
ist. Der Ofen 14 kann weiter mit einer Quelle für reduzierendes
Gas 30, das Wasserstoffgas aufweisen kann, verbunden werden.
Wie oben beschrieben, kann der Vorrat an reduzierendem Gas 30 in
den Ofen 14 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eingeführt
werden, um metallisches Molybdänpulver 10 als
ein Zwischenprodukt zu erzeugen.
-
Als
ein Teil eines kontinuierlichen Prozesses oder eines Batch-Prozesses
kann dann das metallische Molybdänpulver 10 in
einen Ofen 114 eingeführt
werden, der wenigstens eine Heizzone 116 hat. Der Ofen 114 kann
irgendein geeigneter herkömmlicher
Ofen des Typs sein, der auf dem Gebiet bekannt ist, einschließlich einem
Stoßofen
oder einem einstufigen Batch-Ofen.
Wie es einem Fachmann vertraut sein würde, kann der Ofen 114 auch
eine Vorheizzone und/oder eine Kühlzone
(von denen keine gezeigt ist) aufweisen. Der Ofen 114 kann
mit einem Vorrat an reduzierendem Gas 130 verbunden sein,
welches Wasserstoffgas oder irgendein anderes reduzierendes Gas
aufweisen kann, so dass das metallische Molybdänpulver 10 in der
wenigstens einen Heizzone 116 in der Anwesenheit des reduzierenden
Gases 130 verdichtet werden kann. Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat der Ofen 114 ein Einlassende 117 und
ein Auslassende 119, so dass das metallische Molybdänpulver 10 in
den Ofen 114 durch das Einlassende 117 eingeführt werden
kann, während
der Vorrat an reduzierendem Gas 130 in das Auslassende 119 eingeführt werden
kann, was es ermöglicht,
dass sich das reduzierende Gas 130 in eine Richtung entgegengesetzt
zu der des metallischen Molybdänpulvers 10 bewegt.
Nachdem das metallische Molybdänpulver 10 in
dem Ofen 114 gemäß einem
Verfahren der vorliegenden Erfindung verdichtet worden ist, ist
das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 erzeugt.
-
Eine
Vorrichtung 112, die bei einer Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, weist einen Stoßofen mit
wenigstens einer Heizzone 116 auf. Der Ofen 114 kann
mehr als eine Heizzone aufweisen, obwohl alle Heizzonen auf eine
im Wesentlichen gleichförmige
Temperatur angehoben werden können.
Der Ofen 114 kann auch wenigstens eine Vorheizzone aufweisen,
deren Temperatur 900°C
nicht überschreiten
sollte. Der Ofen 114 kann auch wenigstens ein Schiff oder
einen Behälter
aufweisen, das/der mit einem Stoßmechanismus verbunden ist,
welcher es dem Schiff erlaubt, sich durch die wenigstens eine Heizzone 116 mit
einer gewünschten
Geschwindigkeit zu bewegen (z. B. 1.27 Zentimeter (0.5 Zoll) pro Minute).
Die Vorrichtung 112 kann weiter einen Vorrat an reduzierendem
Gas 130 aufweisen, der nahe seinem Auslassende 119 in
den Ofen 114 eingespeist werden kann, in einer Richtung
entgegengesetzt der, die von dem Vorläufermaterial, das metallisches
Molybdänpulver 10 aufweist,
durchlaufen wird. Die Vorrichtung 112 kann weiter eine
Kühlzone
(nicht gezeigt) aufweisen. Wie es einem Fachmann vertraut sein würde, kann
die Vorrichtung 112 weiter Belade- und Entladesysteme (nicht
gezeigt) aufweisen.
-
Vorrichtung zum Erzeugen von
im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver
-
33 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 212,
die verwendet wird, um gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Plasma verdichtetes Molybdänpulver 200 zu
erzeugen.
-
Die
Vorrichtung 212 kann einen Vorrat an Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 aufweisen,
wie es oben beschrieben ist. Das Ammoniummolybdat-Vorläufermaterial 24 kann
in den Ofen 14 gespeist werden, wie es zuvor beschrieben
worden ist. Der Ofen 14 kann weiter mit einem Vorrat an
reduzierendem Gas 30 verbunden sein, welches Wasserstoffgas
aufweisen kann. Wie oben beschrieben kann der Vorrat an reduzierendem
Gas 30 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung in den Ofen 14 eingeführt werden, um metallisches Molybdänpulver 10 als
ein Zwischenprodukt zu erzeugen.
-
Als
Teil eines kontinuierlichen Prozesses oder getrennt davon kann metallisches
Molybdänpulver 10 in
einen Plasmainduktionsofen 214 eingeführt werden. Der Plasmainduktionsofen 214 kann
irgendein Plasmainduktionsofen eines Typs sein, der einem Fachmann
vertraut sein würde.
Indem metallisches Molybdänpulver 10 einem
Plasmaverdichtungsprozess gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie hiernach beschrieben, ausgesetzt
wird, wird im Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver 200 erzeugt.
-
VERFAHREN ZUM ERZEUGEN VON
VERDICHTETEM METALLISCHEM MOLYBDÄNPULVER
-
Verfahren zum Erzeugen von
bei niedriger Temperatur verdichtetem metallischem Molybdänpulver
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beginnt ein Verfahren zum Erzeugen von bei
niedriger Temperatur verdichtetem metallischem Molybdänpulver 100 mit
dem Bereitstellen eines Vorrats an Vorläufermaterial, das metallisches
Molybdänpulver 10 aufweist.
Der Vorrat an reduzierendem Gas 130 kann auch bereitgestellt
sein. Das Vorläufermaterial,
das metallisches Molybdänpulver 10 aufweist,
wird in der Anwesenheit des reduzierenden Gases 130 verdichtet,
was ein bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 erzeugt.
Das reduzierende Gas 130 kann irgendein geeignetes reduzierendes
Gas sein, so wie Wasserstoffgas.
-
Genauer
weist eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Einführen eines Vorrats an Vorläufermaterial,
das metallisches Molybdänpulver 10 aufweist,
in einen Ofen 114, der wenigstens eine Heizzone 116 hat,
auf. Abhängig
von dem Typ des benutzten Ofens kann das Einführen eines Vorrats des Vorläufermaterials,
das metallisches Molybdänpulver 10 aufweist,
von Hand geschehen, in dem Fall eines einstufigen Batch-Ofens, oder
kann kontinuierlich geschehen, beispielsweise durch ein Beladesystem,
in dem Fall einen Stoßofen
als Beispiel oder durch irgendein anderes Verfahren, wie es einem
Fachmann vertraut sein würde.
Das Verfahren weist weiter das Einführen eines reduzierenden Gases 130,
bevorzugt Wasserstoff auf, welches gleichzeitig eingeführt werden
kann, wenn das Vorläufermaterial
aus metallischem Molybdänpulver 10 eingeführt wird,
oder sobald wie möglich
danach, wie es abhängig
von dem Typ des benutzten Ofens zweckmäßig ist. Das Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 kann
dann in der wenigstens einen Heizzone 116 in der Anwe senheit
des reduzierenden Gases 130 verdichtet werden, indem das
metallische Molybdänpulver 10 bei
einer im Wesentlichen gleichförmigen
Temperatur, die aus einem Bereich zwischen ungefähr 1065°C bis ungefähr 1500°C ausgewählt ist, über eine gewünschte Zeitdauer,
bevorzugt zwischen ungefähr
45 Minuten bis ungefähr
320 Minuten, erhitzt wird. Das bei niedriger Temperatur verdichtete
metallische Molybdänpulver 100 wird
hierdurch erzeugt.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung kann der Ofen 114 wenigstens
eine Vorheizzone aufweisen. Somit kann das Verfahren auch das Vorheizen
des Vorläufermaterials,
welches metallisches Molybdänpulver 10 aufweist,
in wenigstens einer Vorheizzone aufweisen, wobei die Temperatur
der Vorheizzone ungefähr
900°C nicht überschreiten
darf.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hat der Ofen 114 ein Einlassende 117 und
ein Auslassende 119. Das reduzierende Gas 130 kann
an dem Auslassende 119 des Ofens 114 eingeführt werden,
so dass es sich durch den Ofen 114 in einer Richtung entgegengesetzt
der des Vorläufermaterials,
welches metallisches Molybdänpulver 10 aufweist,
bewegt.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann das bei niedriger Temperatur
verdichtete metallische Molybdänpulver 100 in
einer reduzierenden Umgebung abgekühlt werden, um die erneute
Oxidation zu vermeiden oder zu minimieren. Zusätzlich kann das Kühlen ermöglichen,
dass das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver
unmittelbar gehandhabt werden kann.
-
Es
sollte angemerkt werden, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung
nicht auf den Einsatz mit einem Stoßofen beschränkt sein
sollte. Irgendeine Verdichtungseinrichtung, einschließlich eines
geeigneten Ofens, wie er einem Fachmann vertraut sein würde, kann
verwendet werden, um das Verfahren der Erfindung durchzuführen, einschließlich eines
Batch-Ofens oder
eines Stoßofens
mit Schiffen oder Behältern,
die das Vorläufermaterial
aus metallischem Molybdänpulver 10 halten.
-
Verfahren zum Erzeugen von
im Plasma verdichtetem metallischem Molybdänpulver
-
Bei
noch einer weiteren Ausführungsform
kann das Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
einen Plasmainduktionsofen 214 eingespeist werden, wie
es beispielsweise für
Fachleute vertraut sein würde.
Wie es bekannt ist, können
Plasmainduktionsöfen
bei extrem hohen Temperaturen (z. B. oberhalb von 10000°C) arbeiten.
Das metallische Molybdänpulver 10 kann
dann dem Erhitzen während
des Fluges und dem Aufschmelzen in Plasma unterworfen werden. Aufgeschmolzene
kugelförmige
Tröpfchen
können
dann gebildet und unter Freifallbedingungen nach und nach abgekühlt werden.
Während
des Schmelzens des Vorläufermaterials
mit metallischem Molybdänpulver 10 kann
die hohe Plasmatemperatur das Verdampfen und Austreiben jeglicher
Verunreinigungen mit niedrigen Schmelzpunkten relativ zu dem metallischen
Molybdänpulver 10 bewirken.
Die Flugzeit für
die geschmolzenen kugelförmigen
Tröpfchen
kann gesteuert werden, so dass sich die Teilchen vollständig in
im Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver 200 zu dem
Zeitpunkt verfestigt haben können,
wenn die Teilchen des Boden der Reaktionskammer erreichen. Das im
Plasma verdichtete metallische Molybdänpulver 200 kann dann
eingesammelt werden.
-
Ob
eine ausgewählte
Verdichtungstemperatur (in dem Bereich zwischen ungefähr 1065°C bis ungefähr 1500°C) gegenüber einer
anderen bevorzugt ist oder ob die Verdichtung im Plasma bevorzugt
ist, kann von dem Kompromiss zwischen der gewünschten Dichte des sich ergebenden
verdichteten metallischen Molybdänpulvers
und den Kosten, die damit verbunden sind, es zu erhalten, abhängen. Zum
Beispiel, wie es vollständiger
hiernach erläutert
wird, kann bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, je höher die
relative Temperatur (innerhalb der hierin offenbarten Bereiche),
die eingesetzt wird, ist, die Dichte z. B. Scott- und Klopfdichte)
des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 desto
höher sein. Und
wenn ein Plasmainduktionsprozess mit seinen extrem hohen Temperaturen
verwendet wird, können
die Dichte und die Fließfähigkeit
des im Plasma verdichteten metallischen Molybdänpulvers 200 sogar
noch gegenüber
denen des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 erhöht sein.
Je höher
die Temperatur jedoch ist, desto mehr Energie ist erforderlich und
desto teurer wird der Prozess. Daher können be triebliche Betrachtungen,
die mit Kosten verknüpft
sind, bewirken, dass ein Verfahren ausgewählt wird, bei dem eine Temperatur
nahe dem unteren Ende des Bereiches verwendet wird, obwohl das bei
niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100,
das mit einem derartigen Verfahren erhalten wird, nicht ganz so
dicht sein mag wie das, das erhalten wird, wenn eine Temperatur
nahe dem höheren
Ende des Bereichs verwendet wird, und sicherlich nicht so dicht,
wie das im Plasma verdichtete metallische Molybdänpulver 200, das erhalten
wird, wenn ein Plasmaverdichtungsprozess verwendet wird. Wenn Kosten
keinen wesentlichen Faktor darstellen, dann kann tatsächlich ein
Verfahren, welches eine Temperatur nahe dem höheren Ende des Bereichs verwendet,
oder sogar ein Plasmainduktionsverfähren tatsächlich bevorzugt sein.
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Jedenfalls,
wenn man im Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver 200 wünscht, ist
das Verfahren der vorliegenden Erfindung gegenüber anderen Plasmainduktionsverfähren, die
zuvor bekannt sind, vorteilhaft. Indem zunächst metallisches Molybdänpulver 10 durch
Verfahren, die hierin offenbart sind, erzeugt wird, und dann metallisches
Molybdänpulver 10 in
den Plasmainduktionsofen 214 eingeführt wird, ist es möglich, im
Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver 200 zu erzeugen,
ein kugelartiges, dichtes und stark fließfähiges Pulver, mit einer minimalen
Anzahl von Schritten und ohne das Mahlen oder Zerkleinern des metallischen
Molybdäns 10 oder
des Ammoniummolybdat-Vorläufermaterials 24 oder
beider. Das effizientere Verfahren der vorliegenden Erfindung verringert
somit sowohl die Kosten als auch die Zeit, die mit dem Erzeugen eines
solchen im Plasma verdichteten metallischen Molybdänpulvers 200 verbunden
sind.
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Es
sollte angemerkt werden, dass das Plasmaverdichtungsverfähren der
vorliegenden Erfindung nicht auf den Einsatz mit einem Plasmainduktionsofen
beschränkt
sein sollte. Irgendeine andere geeignete Vorrichtung zum Erzeugen
eines Plasmas und zum Zuführen
von metallischem Molybdänpulver 10 in
das Plasma in einer ähnlichen
Weise, so wie ein Plasmabogenofen, könnte verwendet werden, wie
es einem Fachmann vertraut sein würde.
-
BEISPIELE 19-32
-
Das
Vorläufermaterial
in den Beispielen 19-32 wies metallisches Molybdänpulver 10 mit einem
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse zwischen ungefähr
2.03 m2/g und ungefähr 3.6 m2/g
auf, bestimmt durch BET-Analyse. Der Sauerstoffgehalt des metallischen
Molybdänpulvers 10 war
weniger als ungefähr
0.5%. Die Fließfähigkeit
des Vorläufermaterials
mit metallischem Molybdänpulver 10 lag
zwischen ungefähr
55.0 s/50 g und 63.0 s/50 g, bestimmt mit einem Hall-Flowmeter.
Die Scott-Dichte (gemessen mit einem Scott-Volumenmessgerät) war ungefähr 1.4-1.6
g/cm3 und die Klopfdichte war 1.7-2.0 g/cm3. Eigenschaften des metallischen Molybdänpulvers 10 sind
in den Tabellen 10-13 unten gezeigt.
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Die Öfen, die
bei den Beispielen 19-32 verwendet wurden, waren im Allgemeinen
Stoßöfen. Ein
erster Stoßofen
hatte eine Gesamtlänge
von ungefähr
14.48 Meter (m) (47.5 Fuß),
mit mehreren Heizzonen. Die kombinierte Länge der Heizzonen, die alle
auf eine Temperatur von ungefähr
1.065°C
angehoben wurden, war ungefähr
7.01 m (23 Fuß).
Ein zweiter Stoßofen
hatte eine Gesamtlänge
von 6.45 m (254 Zoll) mit sechs Heizzonen und drei Vorheizzonen.
Die drei Vorheizzonen wurden auf ungefähr 300°C, 600°C bzw. 900°C eingerichtet. Die sechs Heizzonen
bildeten eine kombinierte Länge
von 1.22 m (48 Zoll) und wurden alle auf eine Temperatur von ungefähr 1300°C eingestellt.
Ein dritter Stoßofen
hatte eine Gesamtlänge
von 11.51 m (453 Zoll) mit drei Vorheizzonen, vier Heizzonen und
zwei Kühlzonen.
Die drei Vorheizzonen wurden auf ungefähr 300°C, 600°C bzw. 900°C eingestellt. Die vier Heizzonen
bildeten eine kombinierte Länge
von 1.83 m (72 Zoll) und wurden alle auf eine Temperatur von ungefähr 1500°C eingestellt.
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Im
Allgemeinen wies das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Einbringen
des Vorläufermaterials mit
metallischem Molybdänpulver 10 in
Schiffe mit flachem Boden auf, die für die ausgewählten Temperaturbedingungen
geeignet sind. Metallische Schiffe wurden für Temperaturen unter 1300°C verwendet;
keramische Schiffe wurden für
Temperaturen von ungefähr
1300°C und
darüber
verwendet. Die Schiffe, die das Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 enthielten,
wurden durch das Einlassende 117 des Ofens 114, durch
die Heizzonen zu dem Auslassende 119 des Ofens 114 geschoben,
wo das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 eingesammelt
wurde. Wasserstoffgas wurde durch das Auslassende 119 des
Ofens eingeführt,
so dass das Wasserstoffgas sich durch den Ofen 114 in einer
Richtung entgegengesetzt zu der bewegte, die von dem Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 durchlaufen
wurde. Die Geschwindigkeit, mit der die Schiffe durch jeden der Öfen geschoben
wurden, konnte eingestellt werden, um für eine gewünschte Heizrate zu sorgen (z.
B. 1.27 cm pro Minute (0.5 Zoll pro Minute oder 2.54 cm pro Minute
(1.0 Zoll pro Minute)). In dem Fall des zweiten und des dritten
Ofens gelangte das Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 zunächst durch
die zuvor angesprochenen Vorheizzonen, bevor es durch die Heizzonen
lief. In dem Fall des dritten Ofens durchlief das bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 zwei Kühlzonen.
Sobald das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 erzeugt
worden war, wurden seine Eigenschaften bestimmt, indem jeweils ein
Scott-Volumenmessgerät für die scheinbare
Dichte, ein Hall-Flowmeter für
die Fließfähigkeit,
ein Standard-Maschensieb nach Tyler für die Teilchengröße und BET-Analyse
für das
Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse verwendet wurde. Wenn diese Messungen durchgeführt waren,
wurden die Klopfdichten und der Sauerstoffgehalt durch standardmäßige Verfahren
bestimmt, die einem Fachmann vertraut sein würden.
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BEISPIELE 19 und 20
-
Mit
Bezug auf Beispiel 19 wurde eine kleine Menge (ungefähr 4.54-9.07
Kilogramm (kg) (10-20 Pfund)) Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 in
den ersten Stoßofen
eingeführt
und mit einer Geschwindigkeit von 2.21 cm (0.87 Zoll) pro Minute
durchgeschoben. Das Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 wurde
bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1065°C über ungefähr 317.2
Minuten verdichtet. Ein neues, bei niedriger Temperatur verdichtetes
metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Das selbe Verfahren, das mit Bezug auf Beispiel 19 verwendet
wurde, wurde auch mit Bezug auf Beispiel 20 verwendet, was auch
zu der Erzeugung von bei niedriger Temperatur verdichtetem metallischem
Molybdänpulver 100 führte. Die
Eigenschaften des Vorläufermaterials
(PM – Precursor
Material), das metallisches Molybdänpulver 10 aufwies
(das aus AHM reduziert wurde) sind in der ersten Zeile der Tabelle 10
gezeigt.
-
Die
Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100,
das aus den Beispielen 19 und 20 erhalten worden ist, sind in den
Zeilen 2 und 3 der Tabelle 10 gezeigt. Die Ergebnisse beider Beispiele
19 und 20, die in Tabelle 10 enthalten sind, zeigen, dass das bei
niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver
100,
das bei diesen Beispielen erzeugt worden ist, einen verringerten
Sauerstoffgehalt, erhöhte
Dichte und erhöhte
Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem metallischen Molybdänpulver
10, das bei
diesen Beispielen verwendet wurde, hat. Mit Bezug auf Beispiel 19
war der Sauerstoffgehalt des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers
100 0.069
Gewichtsprozent oder ungefähr
26% dessen für
metallisches Molybdänpulver
10.
Die Scott-Dichte
des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
100 erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
1.73 auf 2.6 g/cm
3 und die Klopfdichte erhöhte sich
um eine Faktor von ungefähr
1.94 auf 3.3 g/cm
3. Das Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100 wurde
um einen Faktor von ungefähr
6.56 auf 0.36 m
2/g verringert, was mit der
erhöhten
Dichte in Einklang ist. Für
die Fließfähigkeit
waren keine Daten verfügbar.
Mit Bezug auf Beispiel 20 betrug der Sauerstoffgehalt des bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulvers
100 0.049
Gewichtsprozent oder ungefähr
18.1% dessen für
metallisches Molybdänpulver
10.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100 erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
2.00 auf 3.0 g/cm
3, und die Klopfdichte erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
2.19 auf 3.7 g/cm
3. Das Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse bei dem bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulver
100 wurde
um einen Faktor von ungefähr
9.08 auf 0.26 m
2/g verringert, was mit der
erhöhten
Dichte im Einklang ist. Die Fließfähigkeit erhöhte sich um einen Faktor von
ungefähr
2.17 auf 29.0 s/50 g. Weitere Daten über die Beispiele 19 und 20
sind in der Tabelle 10 gezeigt.
-
BEISPIEL 21
-
Mit
Bezug auf Beispiel 21 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
den ersten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1065°C über 317.2
Minuten verdichtet. Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches
Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des Vorläufermaterials (PM) mit metallischem
Molybdänpulver 10 (das
aus AHM reduziert worden war) sind in der ersten Zeile der Tabelle
11 gezeigt.
-
Die
Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100,
das aus dem Beispiel 21 erhalten worden ist, sind in der Zeile 2
der Tabelle 11 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 21, das in
der Tabelle 11 enthalten ist, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver
100 einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver
10 hat. Mit
Bezug auf Beispiel 21 war der Sauerstoffgehalt des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
100 0.042
Gewichtsprozent oder ungefähr
21% dessen für
das benutzte Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver
10.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100 erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
1.87 auf 2.8 g/cm
3, und die Klopfdichte
erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
1.95 auf 3.3 g/cm
3. Das Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100 wurde
um einen Faktor von ungefähr
7.25 auf 0.28 m
2/g verringert, was im Einklang
mit der erhöhten
Dichte steht. Die Fließfähigkeit
erhöhte
sich um einen Faktor von ungefähr
1.87 auf 31.0 s/50 g. Weitere Daten über das Beispiel 21 sind in
der Tabelle 11 gezeigt.
-
BEISPIELE 22-27
-
Die
Eigenschaften des Vorläufermaterials
(PM), das metallisches Molybdänpulver 10 aufweist,
welches in den Beispielen 22-27 verwendet wird, sind in der ersten
Zeile der Tabelle 12 gezeigt.
-
Mit
Bezug auf Beispiel 22 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
den ersten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1065°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2.21 cm (0.87 Zoll) pro Minute (über
insgesamt 317.2 Minuten) verdichtet. Ein bei niedriger Temperatur
verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur erzeugten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 22 erhalten wurde, sind in der Zeile 2 der
Tabelle 2 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 22, die in der Tabelle
12 enthalten sind, zeigen, dass erzeugtes, bei niedriger Temperatur
verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich mit dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hatte.
Mit Bezug auf Beispiel 22 betrug der Sauerstoffgehalt des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 0.038
Gewichtsprozent oder ungefähr
13.8% dessen für
das Vorläufermaterial mit
metallischem Molybdänpulver 10.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
1.88 auf 3.0 g/cm3 und die Klopfdichte erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
2.00 auf 4.0 g/cm3. Die Fließfähigkeit
erhöhte
sich um einen Faktor von ungefähr
2.19 auf 27.0 s/50 g. Es waren keine Daten verfügbar, die die Änderung
im Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse betrafen. Weitere Daten über das Beispiel 22 sind in
der Tabelle 12 gezeigt.
-
Mit
Bezug auf Beispiel 23 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
den ersten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1065°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2.21 cm (0.87 Zoll) pro Minute (ungefähr 317.2 Minuten insgesamt)
verdichtet.
-
Ein
bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 23 erhalten wurde, sind in der Zeile 3 der
Tabelle 12 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 23, die in der
Tabelle 12 enthalten sind, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 eine erhöhte Dichte
und eine erhöhte
Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hat.
Mit Bezug auf das Beispiel 23 erhöhte sich die Scott-Dichte des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 um einen
Faktor von ungefähr
1.44 auf 2.3 g/cm3, und die Klopfdichte
erhöhte
sich um einen Faktor von ungefähr
2.00 auf 4.0 g/cm3 im Vergleich mit dem
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10.
Die Fließfähigkeit
erhöhte
sich um einen Faktor von ungefähr
1.86 auf 31.8 s/50 g. Im Hinblick auf die Änderung im Sauerstoffgehalt
und auf das Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse waren keine Daten verfügbar.
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Mit
Bezug auf das Beispiel 24 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
den ersten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1065°C über ungefähr 317.2
Minuten verdichtet. Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches
Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 wurde
erneut in den ersten Stoßofen
eingeführt,
und der vorangegangene Prozess wurde wiederholt. Die Eigenschaften
des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 24 erhalten worden ist, sind in der Zeile 4
der Tabelle 12 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 24, die in
der Tabelle 12 enthalten sind, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 eine erhöhte Dichte
und eine erhöhte
Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hat.
Mit Bezug auf Beispiel 24 war die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 um
einen Faktor von ungefähr
1.50 auf 2.4 g/cm3 erhöht und die Klopfdichte war
um einen Faktor von ungefähr
1.64 auf 3.2 g/cm3 erhöht, im Vergleich zu dem Vorläufermaterial,
das metallisches Molybdänpulver 10 enthielt.
Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr
2.11 auf 27.9 s/50 g erhöht.
Im Hinblick auf die Änderung
im Sauerstoffgehalt und auf das Verhältnis von Oberfläche zu Masse
waren keine Daten verfügbar.
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Mit
Bezug auf Beispiel 25 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver
in den zweiten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1300°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2.54 cm (1.0 Zoll) pro Minute (ungefähr 96 Minuten insgesamt) verdichtet.
Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 25 erhalten worden ist, sind in der Zeile 5
der Tabelle 12 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 25, die in
der Tabelle 12 enthalten sind, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hat.
Mit Bezug auf das Beispiel 25 betrug der Sauerstoffgehalt des bei
niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 0.008
Gewichtsprozent oder ungefähr
2.9% dessen für
das Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers 100 war
um einen Faktor von ungefähr
2.38 auf 3.8 g/cm3 erhöht und die Klopfdichte war
um einen Faktor von ungefähr
2.30 auf 4.6 g/cm3 erhöht. Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr
2.95 auf 20.0 s/50 g erhöht.
Im Hinblick auf die Änderung
im Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse waren keine Daten verfügbar.
Weitere Daten über
das Beispiel 25 sind in der Tabelle 12 gezeigt.
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Mit
Bezug auf Beispiel 26 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
den zweiten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1300°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
1.27 cm (0.5 Zoll) pro Minute (ungefähr 48 Minuten insgesamt) verdichtet.
Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 26 erhalten wurde, sind in Zeile 6 der Tabelle
12 gezeigt.
-
Die
Ergebnisse des Beispiels 26, die in der Tabelle 12 enthalten sind,
zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger Temperatur verdichtete
metallische Molybdänpulver 100 eine
erhöhte
Dichte und eine erhöhte
Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hat.
Mit Bezug auf Beispiel 26 war die Scott-Dichte des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 um einen
Faktor von ungefähr
2.44 auf 3.9 g/cm3 erhöht und die Klopfdichte war
um einen Faktor von ungefähr
2.55 auf 5.1 g/cm3 erhöht. Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr
3.26 auf 18.1 s/50 g erhöht.
Im Hinblick auf Änderungen
im Sauerstoffgehalt und das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse waren keine Daten verfügbar.
Weitere Daten über
das Beispiel 26 sind in der Tabelle 12 gezeigt.
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Mit
Bezug auf Beispiel 27 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver
in den dritten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1500°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2.54 cm (1.0 Zoll) pro Minute (ungefähr 52 Minuten insgesamt) verdichtet.
Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver
100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers
100,
das aus dem Beispiel 27 erhalten wurde, sind in der Zeile 7 der
Tabelle 12 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 27, die in der
Tabelle 12 enthalten sind, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger
Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver
100 einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver
10 hat.
Mit Bezug auf das Beispiel 27 war der Sauerstoffgehalt des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers
100 0.010
Gewichtsprozent oder ungefähr
3.6% dessen für
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver
10.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
100 war
um einen Faktor von ungefähr
2.93 auf 4.7 g/cm
3 erhöht und die Klopfdichte war
um einen Faktor von ungefähr
2.9 auf 5.8 g/cm
3 erhöht, im Vergleich zu dem Vorläufermaterial,
welches metallisches Molybdänpulver
10 aufwies.
Das Fließvermögen erhöhte sich
um einen Faktor von ungefähr
3.67 auf 16.0 s/50 g. Im Hinblick auf eine Änderung im Verhältnis von
Oberfläche
zu Masse waren keine Daten verfügbar.
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BEISPIELE 28-32
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Das
Vorläufermaterial
(PM), das bei den Beispielen 28-32 verwendet wurde, wurde in Beispiel
17 oben erzeugt. Die Eigenschaften des Vorläufermaterials (PM), das metallisches
Molybdänpulver 10 (reduziert
aus ARM) aufweist, welches in den Beispielen 28-32 verwendet wurde,
sind in der ersten Zeile der Tabelle 13 gezeigt.
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Mit
Bezug auf Beispiel 28 wurden ungefähr 4.54-9.07 kg (10-20 Pfund)
Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 in
den ersten Stoßofen
eingeführt
und wurden bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1065°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2.21 cm (0.87 Zoll) pro Minute (ungefähr 317.2 Minuten insgesamt)
verdichtet. Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 28 erhalten wurde, sind in Zeile 2 der Tabelle
13 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 28, die in der Tabelle
13 enthalten sind, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger Temperatur
verdichtete metallische Molybdänpulver 100 einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem benutzten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hat. Mit
Bezug auf Beispiel 28 betrug der Sauerstoffgehalt des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 ungefähr 0.0298
Gewichtsprozent oder 6.7% dessen für das Vorläufermaterial, das metallisches
Molybdänpulver 10 aufwies.
Die Scott-Dichte für
das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 war
um einen Faktor von ungefähr
2.0 auf 2.8 g/cm3 erhöht und die Klopfdichte war um
einen Faktor von ungefähr
2.16 auf 3.6 g/cm3 erhöht. Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr 1.94
auf 28.3 s/50 g erhöht.
Im Hinblick auf eine Änderung
im Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse waren keine Daten verfügbar.
Weitere Daten über
das Beispiel 28 sind in der Tabelle 13 gezeigt.
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Mit
Bezug auf Beispiel 29 wurde eine viel größere Menge, ungefähr 27.22
kg (60 Pfund) Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10,
als es in den Beispielen 19-28 verwendet worden ist, in den ersten Stoßofen eingeführt und
wurde bei einer im Wesentlichen gleich förmigen Temperatur von ungefähr 1065°C mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2.21 cm (0.87 Zoll) pro Minute (ungefähr 317.2 Minuten insgesamt)
verdichtet. Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Die größere Menge
an Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10 wurde
verwendet, um festzustellen, ob wiederholbare Ergebnisse in Bezug
auf das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische Molybdänpulver 100 erhalten
werden könnten,
wenn eine kommerziell brauchbare Menge an Vorläufermaterial mit metallischem Molybdänpulver 10 verwendet
wird. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 29 erhalten wurde, sind in Zeile 3 der Tabelle
13 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 29, das in der Tabelle
13 enthalten ist, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger Temperatur
verdichtete metallische Molybdänpulver 100 einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten metallischen Molybdänpulver 10 hat.
Mit Bezug auf Beispiel 29 betrugt der Sauerstoffgehalt des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 0.0498
Gewichtsprozent oder ungefähr
11% dessen für
das Vorläufermaterial
mit metallischem Molybdänpulver 10.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers 100 war
um einen Faktor von ungefähr
2.5 auf 3.5 g/cm3 erhöht und die Klopfdichte war
um einen Faktor von ungefähr
2.64 auf 4.5 g/cm3 erhöht. Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr
2.62 auf 21.0 s/50 g erhöht.
Das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 war
um einen Faktor von ungefähr
15.65 auf 0.23 m2/g verringert, was im Einklang
mit der erhöhten
Dichte steht. Weitere Daten über
das Beispiel 29 sind in der Tabelle 13 gezeigt.
-
Beispiel
30 wurde durchgeführt,
indem Teilchen einer bestimmten Größe aus dem bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulver 100,
das in Beispiel 29 erzeugt wurde, entfernt wurden. Die Teilchen,
die auf einem Maschensieb nach Tyler der Größe +100 zurückgehalten wurden, und die
Teilchen, die durch ein Maschensieb nach Tyler der Größe -325
durchgelassen wurden, wurden aus dem Beispiel 29 entfernt, um das
Beispiel 30 zu bilden. Wie in Tabelle 13 gezeigt, war bei Beispiel
30 im Vergleich zu den Ergebnissen aus Bei spiel 29 die Dichte leicht
verringert und die Fließfähigkeit
nach Hall leicht erhöht.
Weitere Daten über
das Beispiel 30 sind in der Tabelle 13 gezeigt.
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Mit
Bezug auf Beispiel 31 wurde eine weitere große Menge, z. B. 27.22 kg (60
Pfund), Vorläufer 10 in den
zweiten Stoßofen
eingeführt
und wurde bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur von ungefähr 1300°C bei einer
Geschwindigkeit von ungefähr
1.27 cm (0.5 Zoll) pro Minute (ungefähr 48 Minuten insgesamt) verdichtet.
Bei niedriger Temperatur verdichtetes metallisches Molybdänpulver 100 wurde
erzeugt. Wieder wurde Beispiel 31 durchgeführt, um festzustellen, ob wiederholbare
Ergebnisse, was das bei niedriger Temperatur verdichtete metallische
Molybdänpulver 100 betrifft,
erhalten werden können,
wenn eine kommerziell nutzbare Menge an Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver
verwendet wird. Die Eigenschaften des bei niedriger Temperatur verdichteten
metallischen Molybdänpulvers 100,
das aus dem Beispiel 31 erhalten wurde, sind in Zeile 5 der Tabelle
13 gezeigt. Die Ergebnisse des Beispiels 31, die in der Tabelle
13 enthalten sind, zeigen, dass das erzeugte, bei niedriger Temperatur
verdichtete metallische Molybdänpulver einen
verringerten Sauerstoffgehalt, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem verwendeten Vorläufermaterial mit metallischem
Molybdänpulver 10 hat.
Mit Bezug auf Beispiel 31 betrugt der Sauerstoffgehalt des bei niedriger
Temperatur verdichteten metallischen Molybdänpulvers 100 0.0168
Gewichtsprozent oder ungefähr
3.8% dessen für
metallisches Molybdänpulver.
Die Scott-Dichte des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers 100 war
um einen Faktor von ungefähr
2.93 auf 4.1 g/cm3 erhöht und die Klopfdichte war
um einen Faktor von ungefähr
2.88 auf 4.9 g/cm3 erhöht. Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr
2.86 auf 19.2 s/50 g erhöht.
Das Verhältnis
von Oberfläche
zu Masse des bei niedriger Temperatur verdichteten metallischen
Molybdänpulvers 100 war
um einen Faktor von ungefähr
60 auf 0.06 m2/g verringert, was mit der
erhöhten
Dichte in Einklang steht. Weitere Daten über das Beispiel 31 sind in
der Tabelle 13 gezeigt.
-
Beispiel
32 wurde durchgeführt,
indem Teilchen einer bestimmten Größe aus dem bei niedriger Temperatur
verdichteten metallischen Molybdänpulver
100,
das im Beispiel 31 erzeugt worden war, entfernt wurden. Teilchen,
die auf einem Maschensieb nach Tyler der Größe +100 zurückgehalten wurden, und Teilchen, die
durch ein Maschensieb nach Tyler der Größe -325 durchgelassen, wurden
aus dem Beispiel 31 entfernt, um Beispiel 32 zu bilden. Wie in Tabelle
13 gezeigt, war bei Beispiel 32 im Vergleich zu den Ergebnissen
aus Beispiel 31 die Dichte leicht verringert und das Fließvermögen nach
Hall leicht erhöht.
Weitere Daten über
Beispiel 32 sind in Tabelle 13 gezeigt.
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BEISPIEL 33
-
In
Beispiel 33 wurden ungefähr
22.68 kg (50 Pfund) Vorläufermaterial,
das metallisches Molybdänpulver 10 aufwies,
in einen Plasmainduktionsofen eingeführt, der von der Tekna Plasma
Systems, Inc., Sherbrooke, Quebec, Kanada, hergestellt und gewartet
wird. Wie es auf dem Gebiet wohlbekannt ist, arbeiten Plasmainduktionsöfen bei
den extrem hohen Temperaturen, die notwendig sind ein Plasma zu
erzeugen und zu halten (z. B. über
10000°C
hinaus).
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Die
Eigenschaften von Vorläufermaterial
(PM) mit metallischem Molybdänpulver
10 (das
von ARM reduziert worden ist) sind in der ersten Zeile der Tabelle
14 gezeigt. Das metallische Molybdänpulver
10 wurde Erhitzen
während
des Fluges und Schmelzen im Plasma ausgesetzt. Geschmolzene kugelförmige Tröpfchen wurden
gebildet und gekühlt,
so dass im Plasma verdichtetes metallisches Molybdänpulver
200 erzeugt
wurde. Die Eigenschaften des im Plasma verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
200,
das aus dem Beispiel 33 erhalten wurde, sind in der Zeile 2 der
Tabelle 14 gezeigt. Die Ergebnisse von Beispiel 33, die in der Tabelle 14
enthalten sind, zeigen, dass im Plasma verdichtetes metallisches
Molybdänpulver
200 eine
erhöhte
Dichte und eine erhöhte
Fließfähigkeit
im Vergleich zu dem Vorläufermaterial
hat, das metallisches Molybdänpulver
10 aufweist.
Mit Bezug auf Beispiel 33 war die Klopfdichte des im Plasma verdichteten
metallischen Molybdänpulvers
200 um
einen Faktor von ungefähr
4.18 auf 6.52 erhöht.
Der Sauerstoffgehalt des sich ergebenden im Plasma verdichteten
Molybdänpulvers
200 betrugt
0.012 Gewichtsprozent. Die Fließfähigkeit
war um einen Faktor von ungefähr
6.62 auf 13 s/50 g erhöht.
Zusätzlich
betrugt der Grad der Kugelbildung des im Plasma verdichteten metallischen
Molybdänpulvers
200 mehr
als 99 Prozent. TABELLE 14
Beispiel | Datum | %
O2 | Klopfdichte
g/cm3 | Hall-Fließen s/50
g |
PM | | | 1.56 | 86 |
33 | 8/27/04 | 0.012 | 6.52 | 13 |
-
Tabelle
15 hiernach veranschaulicht die Korrelation zwischen erhöhter Dichte
und Fließfähigkeit
und der Prozesstemperatur, was somit zeigt, dass die gewünschte Dichte
der verschiedenen verdichteten metallischen Molybdänpulver
erhalten werden kann, indem die Temperatur erhöht wird, bei der das Vorläufermaterial mit
metallischem Molybdänpulver
10 dem
Prozess unterworfen wird. Tabelle 15 ist eine Zusammenfassung ausgewählter Beispiele
aus den Beispielen 19-33. Die Daten aus den Beispielen 22-31 und
33 sind in der Tabelle 15 zusammengefasst. Die Daten aus der Tabelle
15 sind dann in graphischer Form in
34 aufgetragen. TABELLE 15
Beispiel | O2 | Scott-Dichte | Klopfdichte | Hall-Fließen | Temperatur |
| % | g/cm3 | g/Zoll3 | g/cm3 | s/50
g | °C |
PM | 0.275 | 1.6 | 26.2 | 2.0 | 59.0 | 940 |
22 | 0.038 | 3.0 | 40.2 | 4.0 | 27.0 | 1065 |
23 | | 2.3 | 37.2 | 4.0 | 31.8 | 1065 |
24 | | 2.5 | 40.3 | 3.2 | 27.9 | 1065 |
25 | 0.008 | 3.8 | | 4.6 | 20.0 | 1300 |
26 | | 3.9 | 61.6 | 5.1 | 18.1 | 1300 |
27 | | 4.7 | 77.0 | 5.8 | 16.0 | 1500 |
PM | 0.447 | 1.4 | 22.9 | 1.7 | 55.0 | 940 |
28 | 0.030 | 2.8 | 46.1 | 3.6 | 28.3 | 1065 |
29 | 0.050 | 3.5 | 57.4 | 4.5 | 21.0 | 1065 |
31 | 0.017 | 4.1 | 67.2 | 4.9 | 19.2 | 1300 |
33 | | | | 6.52 | 13.0 | Plasma (+10000°C) |
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Zusammenfassung
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Verdichtetes
metallisches Molybdänpulver
und ein Verfahren zum Erzeugen desselben. Das verdichtete Molybdänpulver
hat im Wesentlichen im Allgemeinen kugelartige Teilchen, ein Verhältnis von
Oberfläche zu
Masse von nicht mehr als 0.5 m2/g, bestimmt
durch BET-Analyse,
und eine Fließfähigkeit
größer als
ungfähr 32
s/50 g, bestimmt mit einem Hall-Flowmeter.
Ein Verfahren zum Erzeugen eines verdichteten metallischen Molybdänpulvers
umfasst das Bereitstellen eines Vorrats an Vorläufermaterial aus metallischen
Molybdänpulverteilchen,
die aus Ammoniummolybdat reduziert sind; das Bereitstellen eines
Vorrats an reduzierendem Gas; das Verdichten des Vorläufermaterials
in Anwesenheit des reduzierenden Gases und das Erzeugen des verdichteten
metallischen Molybdänpulvers.