Материал инертного электрода в виде нанокристаллического порошка - RU2003130746A

Реферат

1. Порошкообразный материал инертного электрода, содержащий частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен керамического материала и зерен металла или сплава, причем каждое зерно керамического материала содержит нанокристалл упомянутого керамического материала, а каждое зерно металла или сплава содержит нанокристалл упомянутого металла или сплава.

2. Материал инертного электрода по п.1, в котором каждая частица образована агломератом упомянутых зерен керамического материала и упомянутых зерен металла.

3. Материал инертного электрода по п.2, в котором упомянутый керамический материал содержит оксид, нитрид или карбид металла, выбранного из группы, состоящей из переходных металлов, металлов р-группы, редкоземельных металлов и щелочноземельных металлов.

4. Материал инертного электрода по п.2, в котором упомянутый металл выбран из группы, состоящей из хрома, кобальта, меди, золота, иридия, железа, никеля, ниобия, палладия, платины, рубидия, рутения, кремния, серебра, титана, иттрия и циркония.

5. Материал инертного электрода по п.1, в котором каждая частицы образована агломератом зерен керамического материала и зерен сплава.

6. Материал инертного электрода по п.5, в котором упомянутый керамический материал содержит оксид, нитрид или карбид металла, выбранного из группы, состоящей из переходных металлов, металлов р-группы, редкоземельных металлов и щелочноземельных металлов.

7. Материал инертного электрода по п.5, в котором упомянутый сплав выбран из группы, состоящей из сплавов Cu-Ag, Cu-Ag-Ni, Cu-Ni, Cu-Ni-Fe, Cu-Pd, Cu-Pt и Ni-Fe.

8. Материал инертного электрода по п.7, в котором упомянутый сплав представляет собой сплав Cu-Ag.

9. Материал инертного электрода по п.8, в котором упомянутый керамический материал содержит шпинель NiFe₂O₄.

10. Порошкообразный материал инертного электрода, содержащий частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл однофазного керамического материала, за исключением керамических материалов, выбранных из группы, состоящей из CeO₂, SiC, WC и карбидов, нитридов и боридов Nb, Ti, V и Zr.

11. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал содержит оксид переходного металла, выбранного из группы, состоящей из Ag, Со, Cu, Cr, Fe, Ir, Mo, Mn, Nb, Ni, Ru, Та, Ti, V, W, Y, Zn и Zr.

12. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал содержит нитрид или карбид переходного металла, выбранного из группы, состоящей из Ag, Со, Cu, Cr, Fe, Ir, Mo, Mn, Ni, Ru, Та, Y и Zn.

13. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал содержит оксид или нитрид металла р-группы, выбранного из группы, состоящей из Al, Ge, In, Pb, Sb, Si и Sn.

14. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал содержит карбид металла р-

группы, выбранного из группы, состоящей из Al, Ge, In, Pb, Sb и Sn.

15. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал содержит оксид редкоземельного металла, выбранного из группы, состоящей из La и Th.

16. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал содержит нитрид или карбид редкоземельного металла, выбранного из группы, состоящей из Се, La и Th.

17. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал представляет собой оксид цинка.

18. Материал инертного электрода по п.10, в котором упомянутый керамический материал включает в себя по меньшей мере одну легирующую примесь, содержащую элемент, выбранный из группы, состоящей из Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Nb, Ni, Sb, Si, Sn, Ti, V, W, Y, Zn и Zr.

19. Материал инертного электрода по п.18, в котором упомянутая легирующая примесь присутствует в количестве от около 0,002 до около 1 мас.%.

20. Материал инертного электрода по п.18, в котором упомянутый керамический материал содержит оксид цинка, легированный оксидом алюминия.

21. Порошкообразный материал инертного электрода, предназначенный для использования в электролитическом производстве металла путем электролитического восстановления соединения металла, содержащий частицы со средним размером от 0,1 до 30 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл сплава, за исключением сплавов, выбранных из группы, состоящей из Cr₂Nb, CrSi₂, NbSi₂ и сплавов формулы (Mg_1-xA_x)D_y, где А представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из Li, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, O, Si, В, С и F, D представляет собой металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir и Pt, х представляет собой число от 0 до 0,3, и у представляет собой число от 0 до 0,15.

22. Материал инертного электрода по п.21, в котором упомянутый сплав выбран из группы, состоящей из сплавов Cu-Ag, Cu-Ag-Ni, Cu-Ni, Cu-Ni-Fe, Cu-Pd, Cu-Pt и Ni-Fe.

23. Способ получения порошкообразного материала инертного электрода по п.2, содержащий этапы, на которых

(a) подвергают по меньшей мере один оксид, нитрид или карбид металла интенсивному шаровому размолу для образования первого порошка, содержащего частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен керамического материала;

(b) подвергают металл интенсивному шаровому размолу для образования второго порошка, содержащего частицы со средним размером от 0, 1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл упомянутого металла;

(c) перемешивают первый и второй порошки для образования порошковой смеси; и

(d) подвергают порошковую смесь, полученную на этапе (с), интенсивному шаровому размолу для образования нанокристаллического порошка, содержащего частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен упомянутого керамического материала и зерен упомянутого металла, причем каждое зерно керамического материала содержит нанокристалл упомянутого керамического материала, а каждое зерно металла содержит нанокристалл упомянутого металла.

24. Способ по п.23, в котором упомянутый оксид, нитрид или карбид металла представляет собой оксид, нитрид или карбид металла, выбранного из группы, состоящей из переходных металлов, металлов р-группы, редкоземельных металлов и щелочноземельных металлов.

25. Способ по п.23, в котором упомянутый металл выбирают из группы, состоящей из хрома, кобальта, меди, золота, иридия, железа, никеля, ниобия, палладия, платины, рубидия, рутения, кремния, серебра, титана, иттрия и циркония.

26. Способ по п.23, в котором этапы (а), (b) и (d) выполняют в вибрационной шаровой мельнице, работающей с частотой 5-40 Гц.

27. Способ по п.26, в котором вибрационная шаровая мельница работает с частотой около 17 Гц.

28. Способ по п.23, в котором этапы (а), (b) и (d) выполняют во вращающейся шаровой мельнице, работающей со скоростью 100-2000 об/мин.

29. Способ по п.28, в котором вращающаяся шаровая мельница работает со скоростью около 1200 об/мин.

30. Способ по п.23, в котором этапы (а) и (b) выполняют в инертной газовой среде.

31. Способ по п.23, в котором этапы (а) и (b) выполняют в течение периода времени около 5-10 ч.

32. Способ получения порошкообразного материала инертного электрода по п.5, содержащий этапы, на которых:

(a) подвергают по меньшей мере один оксид, нитрид или карбид металла интенсивному шаровому размолу для образования первого порошка, содержащего частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен керамического материала;

(b) подвергают по меньшей мере два металла интенсивному шаровому размолу для образования второго порошка, содержащего частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл сплава упомянутых металлов;

(c) перемешивают первый и второй порошки для образования порошковой смеси; и

(d) подвергают порошковую смесь, полученную на этапе (с), интенсивному шаровому размолу для образования нанокристаллического порошка, содержащего частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен упомянутого керамического материала и зерен упомянутого сплава, причем каждое зерно керамического материала содержит нанокристалл упомянутого керамического материала, а каждое зерно сплава содержит нанокристалл упомянутого сплава.

33. Способ по п.32, в котором упомянутый оксид, нитрид или карбид металла представляет собой оксид, нитрид или карбид металла, выбранного из группы, состоящей из переходных металлов, металлов р-группы, редкоземельных металлов и щелочноземельных металлов.

34. Способ по п.32, в котором упомянутые металлы выбирают из группы, состоящей из хрома, кобальта, меди, золота, иридия, железа, никеля, ниобия, палладия, платины, рубидия, рутения, кремния, серебра, титана, иттрия и циркония.

35. Способ по п.32, в котором на этапе (а) подвергают интенсивному шаровому размолу оксид железа и оксид никеля, при этом упомянутый первый порошок содержит частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен шпинели NiFe₂O₄.

36. Способ по п.35, в котором на этапе (b) подвергают интенсивному шаровому размолу медь и серебро, при этом упомянутый второй порошок содержит частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл сплава Cu-Ag.

37. Способ по п.32, в котором этапы (а), (b) и (d) выполняют в вибрационной шаровой мельнице, работающей с частотой 5-40 Гц.

38. Способ по п.37, в котором вибрационная шаровая мельница работает с частотой около 17 Гц.

39. Способ по п.32, в котором этапы (а), (b) и (d) выполняют во вращающейся шаровой мельнице, работающей со скоростью 100-2000 об/мин.

40. Способ по п.39, в котором вращающаяся шаровая мельница работает со скоростью около 1200 об/мин.

41. Способ по п.32, в котором этапы (а) и (b) выполняют в инертной газовой среде.

42. Способ по п.32, в котором этапы (а) и (b) выполняют в течение периода времени около 5-10 ч.

43. Способ по п.32, в котором этап (b) выполняют в присутствии смазки.

44. Способ получения порошкообразного материала инертного электрода, содержащий воздействие на исходный материал, состоящий из оксида, нитрида или карбида металла, интенсивного шарового размола для образования нанокристаллического порошка, содержащего частицы со средним размером от 0,1 до 100 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл однофазного керамического материала, за исключением исходных материалов, выбранных из группы, состоящей из WC и карбидов, нитридов и боридов Nb, Ti, V и Zr.

45. Способ по п.44, в котором упомянутый исходный материал представляет собой оксид переходного металла, выбранного из группы, состоящей из Ag, Со, Cu, Cr, Fe, Ir, Mo, Mn, Nb, Ni, Ru, Та, Ti, V, W, Y, Zn и Zr.

46. Способ по п.44, в котором упомянутый исходный материал представляет собой нитрид или карбид переходного металла, выбранного из группы, состоящей из Ag, Со, Cu, Cr, Fe, Ir, Mo, Mn, Ni, Ru, Та, Y и Zn.

47. Способ по п.44, в котором упомянутому интенсивному шаровому размолу подвергают оксид цинка.

48. Способ по п.44, в котором по меньшей мере одну легирующую примесь, содержащую элемент, выбранный из группы, состоящей из Al, Со, Cr, Cu, Fe, Mo, Nb, Ni, Sb, Si, Sn, Ti, V, W, Y, Zn и Zr, примешивают к упомянутому исходному материалу перед шаровым размолом.

49. Способ по п.48, в котором упомянутую легирующую примесь используют в количестве от около 0,002 до около 1 мас.%.

50. Способ по п.48, в котором упомянутый оксид металла представляет собой оксид цинка, а упомянутая легирующая примесь представляет собой оксид алюминия.

51. Способ по п.44, в котором упомянутый интенсивный шаровой размол осуществляют в вибрационной шаровой мельнице, работающей с частотой 5-40 Гц.

52. Способ по п.51, в котором вибрационная шаровая мельница работает с частотой около 17 Гц.

53. Способ по п.44, в котором упомянутый интенсивный шаровой размол осуществляют во вращающейся шаровой мельнице, работающей со скоростью 100-2000 об/мин.

54. Способ по п.53, в котором вращающаяся шаровая мельница работает со скоростью около 1200 об/мин.

55. Способ по п.44, в котором упомянутый интенсивный шаровой размол осуществляют в инертной газовой среде.

56. Способ получения порошкообразного материала инертного электрода по п.21, содержащий воздействие на по меньшей мере два металла интенсивного шарового размола для образования нанокристаллического порошка, содержащего частицы со средним размером от 1 до 30 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл сплава упомянутых металлов, за исключением сплавов, выбранных из группы, состоящей из Cr₂Nb, CrSi₂, NbSi₂ и сплавов формулы (Mg_1-xA_x )Dy, где А представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из Li, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, O, Si, В, С и F, D представляет собой металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir и Pt, x представляет собой число от 0 до 0,3, и у, представляет собой число от 0 до 0,15.

57. Способ по п.56, в котором упомянутые металлы выбирают из группы, состоящей из хрома, кобальта, меди, золота, иридия, железа, никеля, ниобия, палладия, платины, рубидия, рутения, кремния, серебра, титана, иттрия и циркония.

58. Способ по п.57, в котором упомянутому интенсивному шаровому размолу подвергают медь и никель, при этом нанокристаллический порошок содержит частицы со средним размером от 1 до 30 мкм, каждая из которых образована агломератом зерен, причем каждое зерно содержит нанокристалл сплава Cu-Ni.

59. Способ по п.56, в котором упомянутый интенсивный шаровой размол осуществляют в вибрационной шаровой мельнице, работающей с частотой 5-40 Гц.

60. Способ по п.59, в котором вибрационная шаровая мельница работает с частотой около 17 Гц.

61. Способ по п.56, в котором упомянутый интенсивный шаровой размол осуществляют во вращающейся шаровой мельнице, работающей со скоростью 100-2000 об/мин.

62. Способ по п.61, в котором вращающаяся шаровая мельница работает со скоростью около 1200 об/мин.

63. Способ по п.56, в котором упомянутый интенсивный шаровой размол осуществляют в инертной газовой среде.