DE3418424C2

DE3418424C2 -

Info

Publication number: DE3418424C2
Application number: DE3418424A
Authority: DE
Inventors: Waixhi Kobayashi; Kozaburo Yoshida; Hideaki Ube Yamaguchi Jp Igarashi
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1984-05-18
Publication date: 1989-04-13
Also published as: JPS6243928B2; DE3418424A1; US4545975A; GB2141701A; JPS59213619A; GB2141701B; GB8411917D0

Description

Es ist bekannt, daß hochreines Magnesiumoxid ausgezeichnete wärmebeständige Eigenschaften, ein gutes elektrisches Isoliervermögen und eine hohe Transparenz aufweist. Es ist daher als keramisches Material vom Magnesiumoxidtyp außerordentlich gut verwendbar, beispielsweise bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen Porzellanartikeln, elektrischen Isolatoren, transparenten, feuerfesten Materialien und bei der Herstellung von für Infrarotstrahlen durchlässigen Materialien, die auf vielen Gebieten der Technik einsetzbar sind.

Normalerweise werden keramische Stoffe vom Typ Magnesium oxid in der Weise hergestellt, daß man ein keramisches Pulver, welches als wesentliche Komponente Magnesia bzw. Magnesiumoxid (MgO) enthält, in eine bestimmte Form bringt und anschließend sintert. Je kleiner die Partikelgröße des Magnesiumoxids ist, umso höher wird die Dichte des mit dem Sinterprozeß hergestellten Sinterkörpers, wobei mit höherer Dichte des Sinterkörpers auch die mechanischen und hitzebeständigen Eigenschaften des Materials sowie die Transparenz zunehmen.

Bei der Herstellung von gesinterten Magnesiumoxidkörpern werden Magnesiumoxidpulver als Rohmaterialien verwendet, die durch Calcinieren von Magnesiumhydroxid oder basischem Magnesiumcarbonat hergestellt werden. Da jedoch Magnesium oxid einen hohen Schmelzpunkt von etwa 2800°C hat, ist es zur Erziehlung einer hohen Dichte des Sinterkörpers normalerweise erforderlich, den Sinterprozeß bei einer hohen Temperatur von 1700°C oder mehr durchzuführen, während das Magnesiumoxidpulver heißgepreßt wird.

Der bisher übliche Sinterprozeß ist sehr aufwendig und kostenintensiv.

Um die Sintertemperatur auf ein Niveau von 1400 bis 1600°C zu reduzieren und damit die Prozeßkosten her abzusetzen, werden die Sintereigenschaften der üblichen Magnesiumoxidpulver dadurch verbessert, daß man sie mit einem Zusatz mischt, der Lithiumfluorid (LiP), Magnesium fluorid (MgF₂) oder Natriumfluorid (NaF) umfaßt oder indem man das Magnesiumoxidpulver mit einem Behandlungs mittel, z. B. Benzol, behandelt.

In der japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 49-16246 ist ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten, gesinterten Magnesiumoxidröhre beschrieben; hierbei wird Magnesiumoxidpulver mit einem Lithiumfluorid und Boroxid gemischt, wobei Magnesiumborat oder Borsäure als Rohmaterialien verwendet werden.

In der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 50-153798 ist ein Verfahren zur Herstellung von Magnesiumoxid beschrieben, bei welchem eine Magnesiumverbindung, die mit einer Fluorverbindung gemischt ist, z. B. Magnesiumfluorid, bei einer Temperatur zwischen 600 bis 1200°C calciniert.

M. Banerjee und D.W. Budworth, Trans. Brit. Ceram Soc., Vol., 71 (3), 51-53 (1972), beschreiben ein Verfahren für die Herstellung von transparenten Magnesiumoxidkörpern, bei dem Magnesiumoxidpulver, das mit Natriumfluorid gemischt ist, bei einer Temperatur von 1300 bis 1700°C gesintert wird.

Die zuvor genannten Verfahren führen zu Erzeugnissen, die, bezogen auf das Magnesiumoxid, einen verminderten Rein heitsgrad haben und infolge der Zusatzstoffe in den gesinterten Magnesiumoxidkörpern zu einer Verschlechterung der an sich charakteristischen Eigenschaften führen.

In der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 56-16108 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem das gemischte Magnesiumoxidpulver mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff, z. B. Benzol, bei einer Temperatur von 300 bis 650°C in einer Sauerstoffatmosphäre behandelt wird, bevor der Sinterprozeß einsetzt.

O. Yamaguchi, H. Tonami und K. Shimizu, Chem. Lett., Vol. 8, 799-802 (1970), beschreiben, daß Magnesiumoxid pulver mit verbesserten Sintereigenschaften in der Weise erhalten werden kann, daß man Magnesiumhydroxid, das aus Magnesiumalkoxid hergestellt worden ist, calciniert.

Bei den zuvor beschriebenen Verfahren wird das Magnesium oxidpulver hergestellt, indem man ein Magnesiumsalz oder -alkoxid calciniert. In der Calcinierungsstufe wachsen die Magnesiumoxidkristalle und bilden Agglomerate. Sie müssen daher vor der Sinterstufe mechanisch pulverisiert werden. Selbst dann ist es aber sehr schwierig, die Partikelgröße des pulverisiereten Magnesiumoxids auf einen zufrieden stellenden Feinheitsgrad zu bringen, da das pulverisierte Magnesiumoxid stets noch eine bestimmte Menge an Agglo meraten enthält.

In der CS-PS 1 39 208 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem Magnesiumoxidpulver durch Oxidation von Magnesiumdampf mit Sauerstoff beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Magnesiumdampf enthaltender Inertgasstrom bei einer Temperatur von 700°C im Gegenstrom mit einem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom in Kontakt gebracht. Das auf diese Weise herge stellte Magnesiumoxidpulver besitzt eine Partikelgröße von 1 µm oder weniger. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es mit diesem Verfahren außerordentlich schwierig ist, sehr feine Magnesiumoxidpulverpartikel mit einer Größe von 0,1 µm oder weniger zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem, feinem Magnesiumoxidpulver zu schaffen, welches selbst ohne Zusatzstoffe oder ohne weitere vorbereitende Behandlung des Pulvers verbesserte Sintereigenschaften hat. Dabei geht es insbesondere darum, ein Verfahren und eine Vor richtung zu schaffen, mit deren Hilfe gesinterte Magnesium oxidkörper mit hoher Dichte hergestellt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren der im Patentanspruch 1 angeführten Maßnahmen gelöst, wobei die Unteransprüche 2 bis 5 auf in der Praxis besonders vorteilhafte Verfahrensschritte gerichtet sind.

Der Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus dem Anspruch 6. Die Ansprüche 7 bis 10 enthalten vorzugsweise zur Verwendung kommende Vorrich tungsmerkmale. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Strömungsrichtung der Magnesium enthaltenden Reaktionsmischung die gleiche ist wie die des verdampftes Magnesium enthaltenden Gases, wodurch verhindert wird, daß sich unerwünschte Magnesium rückstände an der Innenseite der Magnesium-Oxidationsröhre absetzen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Zeichnungsfigur gibt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird Magnesium in eine Magnesium-Verdampfungsstufe gebracht und bei einer Temperatur von 700°C oder mehr verdampft, während man ein Inertgas durch die Verdampfungsstufe strömen läßt. Danach folgen weitere Verfahrensschritte gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Das Verfahren wird vorzugsweise in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung durchgeführt.

Die dargestellte Vorrichtung umfaßt eine feuerfeste Magnesium-Oxidationsröhre 1 mit einem geschlossenen Stirnende 2, das über eine Leitung 3 an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrat an molekularen Sauerstoff enthaltendem Gas angeschlossen ist. Das gegenüberliegende Stirnende 4 der Röhre 1 ist offen. Die feuerfeste Magnesium-Oxidations röhre 1 bildet eine Magnesium-Oxidationsstufe 5.

Die Vorrichtung umfaßt außerdem eine feuerfeste Magnesium- Verdampfungsröhre 6, in deren geschlossenes Stirnende 7 eine Leitung 8 einmündet, die an einen Inertgasvorrat angeschlossen ist. Das andere Stirnende 9 der Röhre 6 ist offen, wobei sich im Bereich des offenen Stirnendes 9 eine Magnesium-Verdampfungsstufe 10 befindet. Der Bereich des offenen Stirnendes 9 enthält das zu verdampfende Magnesium.

Die Magnesium-Verdampfungsröhre 6 hat einen kleineren Durchmesser als die Magnesium-Oxidationsröhre 1 und verläuft parallel zu deren Längsachse. Zumindest der offene Endbereich der Magnesium-Verdampfungsröhre 6 ist durch das geschlossene Stirnende 2 hindurch in die Magnesium-Oxidations röhre 1 eingeführt. Das offene Stirnende 9 der Verdampfungsröhre 6 mündet in die Magnesium-Oxidationsstufe 5.

Die Vorrichtung umfaßt weiterhin einen Magnesiumoxid- Sammelbehälter 11 mit einem offenen Stirnende 12, mit dem er lösbar an das offene Stirnende 4 der Magnesium-Oxidations röhre 1 angeschlossen ist. Das gegenüberliegende, geschlossene Stirnende 13 des Sammelbehälters ist über eine Leitung 15 mit einer Vakuumpumpe 14 verbunden. Der Magnesiumoxid-Sammelbehälter 11 bildet eine Magnesium- Sammelstufe 16 und ist mit Einrichtungen zum Auffangen des resultierenden, hochreinen Magnesiumoxidpulvers versehen, beispielsweise durch einen Filter 17, der innerhalb des Sammelbehälters 11 angebracht ist.

Die Magnesium-Oxidationsröhre 1 ist von einer Heizeinrichtung 18, z. B. einem Elektroofen, umgeben, um die Magnesium- Oxidationsröhre 1 zu erhitzen. Die Oxidationsröhre 1 und die Verdampfungsröhre 6 bestehen aus feuerfestem Material, beispielsweise aus Porzellan.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird zu verdampfendes Magnesium 19 in die in der Magnesium-Verdampfungsröhre 6 vorhandene Magnesium-Verdampfungsstufe 10 eingebracht und bei einer Temperatur von 700°C oder mehr, vorzugs weise 700 bis 1100°C, verdampft. Beträgt die Ver dampfungstemperatur weniger als 700°C, so ist die Verdampfungsgeschwindigkeit des Magnesiums nur unzureichend, so daß die Ausbeute an hochreinem, feinem Magnesium- Oxidpulver nur gering ist.

Das durch die Leitung 8 zugeführte Inertgas strömt durch die Magnesium-Verdampfungsstufe 10 und wird zusammen mit dem verdampften Magnesium in die innerhalb der Magnesium- Oxidationsröhre 1 vorhandene Magnesium-Oxidationsstufe 5 eingeleitet. Das Inertgas umfaßt mindestens ein Mitglied aus der Gruppe von Argon, Helium, Neon und Krypton.

Das den Sauerstoff enthaltende Gas wird durch die Leitung 3 in die Magnesium-Oxidationsstufe 5 geleitet. Die Strömungsrichtung des den Sauerstoff enthaltenden Gases in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 ist die gleiche wie die des verdampftes Magnesium enthaltenden Inertgases. Wenn das Sauerstoff enthaltende Gas mit dem das verdampfte Magnesium enthaltenden Inertgas in Kontakt kommt und in der Magnesium-Oxidationsstufe ein Reaktionsgemisch bildet, wird das verdampfte Magnesium mit Hilfe des Sauerstoff enthaltenden Gases oxidiert und in ein hochreines, feines Magnesiumoxidpulver umgeformt, welches in dem Reaktions gemisch in der Schwebe gehalten wird.

Bei dem beschriebenen Oxidationsprozeß wird der Partial druck des verdampften Magnesiums in dem Reaktionsgemisch auf 0,09 atm oder weniger, vorzugsweise auf 0,03 bis 0,09 atm eingestellt. Der Partialdruck des Sauerstoffs in dem Reaktionsgemisch wird auf ein Niveau von ½mal oder mehr, vorzugsweise auf ½- bis 4mal des eingestellten Partialdruckes des verdampften Magnesiums gebracht. Die Temperatur in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 wird mit Hilfe der Heizeinrichtung 18 auf ein Niveau von 800 bis 1600°C, vorzugsweise 800 bis 1300°C, eingestellt.

Der Partialdruck des verdampften Magnesiums kann auf den erforderlichen Wert einreguliert werden, indem man die Temperatur und die Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwin digkeit des Inertgases in der Magnesium-Verdampfungsstufe 10 steuert. Die Regulierung der Strömungsmenge bzw. der Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases erfolgt mit Hilfe des in der Leitung 8 angeordneten Regelventils 20. Auch der Partialdruck des Sauerstoff enthaltenden Gases kann auf den erwünschten Wert einreguliert werden, indem man die Strömungsmenge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des den molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases steuert. Die Strömungsmenge oder -geschwindigkeit des Gases läßt sich mit Hilfe eines in die Leitung 3 eingesetzten Regelventils 21 steuern.

Ist der Partialdruck des verdampften Magnesiums größer als 0,09 atm und/oder der Partialdruck des molekularen Sauerstoffes kleiner als ½mal des Partialdruckes des verdampften Magnesiums, so ist die Korngröße des Magnesium-Oxidpulvers nicht zufriedenstellend.

Wenn die Temperatur des Reaktionsgemisches mehr als 1600°C beträgt, ist die Korngröße des Magnesium- Oxidpulvers zu hoch. Beträgt die Temperatur in der Magnesium-Oxidationsstufe weniger als 800°C, so bildet sich ein unerwünschtes Suboxid des Magnesiums.

Sowohl die Strömungsmengen des verdampften Magnesium enthaltenden Inertgases als auch des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 werden so gesteuert, daß das verdampfte Magnesium etwa 0,2 bis 3 Sekunden in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 ver weilt. Beträgt die Verweilzeit mehr als 3,0 sec., so hat das Magnesiumoxidpulver manchmal eine unerwünscht hohe Korngröße. Ist die Verweilzeit kürzer als 0,2 sec., so enthält das Magnesiumoxidpulver eine bestimmte Menge unerwünschter Magnesiumsuboxide. Beim Sintern eines Pulvers, das Magnesiumsuboxide enthält, besitzt das Sinterprodukt beträchtlich verringerte elektrische Isolationseigenschaften.

Das feines Magnesiumoxidpulver enthaltende Reaktionsge misch wird aus der Magnesium-Oxidationsstufe 5 in die im Magnesiumoxid-Sammelbehälter 11 angeordnete Magnesium oxid-Sammelstufe 16 eingeleitet. Das feine Magnesiumoxid pulver wird durch einen Filter 17 aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt bzw. aufgefangen. Noch vorhandenes Gas wird über die Leitung 15 mit Hilfe der Vakuumpumpe 14 aus dem Magnesiumoxid-Sammelbehälter 11 abgesaugt.

Das hochreine Magnesiumoxidpulver besitzt eine hohe chemische Aktivität. Wenn man es mit Luft in Kontakt bringt, so hat es die Neigung, Kohlendioxid und Wasser dampf aus der Luft zu absorbieren. Um das Magnesiumoxid pulver gegen die Einwirkung von Luft zu schützen, ist die Magnesiumoxid-Sammelstufe 16 gegen das Eindringen von Luft vollständig abgeschirmt, da der Magnesiumoxid- Sammelbehälter 11 luftdicht abgeschlossen ist.

Die Oxidationsreaktion des verdampften Magnesiums erfolgt normalerweise unter dem Druck der Umgebungsluft oder einem reduzierten Druck. Der Druck in der Magnesium-Oxidations stufe 5 wird mit Hilfe der Vakuumpumpe 15 auf dem erwünschten Niveau gehalten.

Der Magnesiumoxid-Sammelbehälter 11 ist in der in der Zeichnung dargestellten Weise lösbar an die Magnesium- Oxidationsröhre 1 angeschlossen. Nach Beendigung des Oxidationsprozesses des verdampften Magnesiums wird der Magnesiumoxid-Sammelbehälter 11 von der Magnesium-Oxidations röhre 1 gelöst und das von dem Filter 17 aufgefangene feine Magnesiumoxidpulver entnommen.

Das nach dem Verfahren hergestellte hochreine Magnesium oxidpulver hat eine Korngröße von 0,03 µm oder weniger, gewöhnlich sogar 0,015 µm oder weniger, die man mit Hilfe bekannter Meßverfahren errechnet. Die Partikel liegen in Form von kubischen Periklaskristallen vor. Das feine Pulver ist im wesentlichen frei von Agglomeraten. Es läßt sich in einfacher Weise zu einem Formkörper umformen und in einen Sinterkörper mit sehr hoher Dichte sintern.

Da bei der Durchführung des Verfahrens keine Pulverisierungs prozeß stattzufinden braucht, ist eine Verunreinigung des Magnesiumoxidpulvers, die normalerweise in einer Pulverisiergungsstufe auftritt, ausgeschlossen.

Das erhaltene Magnesiumoxidpulver hat einen hohen Rein heitsgrad von 99,9% oder mehr, was im wesentlichen dem Reinheitsgrad des verwendeten metallischen Magnesiums ent spricht.

Das hergestellte hochreine Magnesiumoxidpulver hat ausge zeichnete Sintereigenschaften, ohne daß ein Zusatzstoff oder eine sonstige Oberflächenbehandlung erforderlich ist. Demzufolge kann es in einfacher Weise bei relativ niedriger Sintertemperatur, etwa im Bereich von 1300°C, zu einem Magnesiumoxidkörper mit einer hohen Dichte, beispielsweise 3,51 oder mehr, gesintert werden.

Das Magnesiumoxidpulver läßt sich daher als neues keramisches Material verwenden, z. B. für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Porzellanerzeugnissen, elektrischen Isolatoren, hitzefesten transparenten Produkten und infrarot-durchlässigen Erzeugnissen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben, die das Verfahren jedoch nicht einschränken.

Beispiele 1-3

Bei jedem der Beispiele 1 bis 3, 4 und 5 wurde zur Herstellung des hochreinen Magnesiumoxidpulvers die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung verwendet.

In die in der Magnesium-Verdampfungsröhre 6 vorhandene Magnesium-Verdampfungsstufe 10 wurde ein Magnesiummasse mit einem Reinheitsgrad von 99,9% eingebracht. In die Magnesium-Verdampfungsstufe 10 wurde ein Inertgas, bestehend aus Argon mit einem Reinheitsgrad von 99,99%, eingeleitet. Das Magnesium wurde auf eine Temperatur von 900°C erhitzt, und der Partialdruck des verdampften Magnesiums in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 auf 0,04 atm einreguliert. In die Magnesium-Oxidationsstufe 5 wurde im Gleichstrom zu dem das verdampfte Magnesium enthaltenden Argongas Sauerstoff enthaltendes Gas mit einem Reinheits grad von 99,6% eingeleitet, wobei der Gesamtdruck des Reaktionsgemisches auf 1,0 atm und der Partialdruck des Sauerstoffgases auf 0,2 atm eingestellt wurden. Die Temperatur in der Magnesium-Oxidationsstufe betrug 1000°C.

Die Verweilzeit des verdampften Magnesiums in der Magnesium- Oxidationsstufe wurde auf die in Tabelle 1 angegebenen Werte einreguliert. Das resultierende Magnesiumoxid pulver wurde mittels des Filters 17 aus dem Reaktions gemisch in der Magnesiumoxid-Sammelstufe 16 abgeschieden. Die Teilchengröße der Magnesiumoxid-Partikel ergibt sich aus Tabelle 1.

Das angesammelte Magnesiumoxidpulver lag in Form von Periklas vor und hatte einen Reinheitsgrad von 99,9%. Die Ausbeute an aufgefangenem Magnesiumoxidpulver betrug 90% oder mehr.

Das feine Magnesiumoxidpulver wurde in eine Form gegeben und unter einem Druck von 100 kg/cm² vorgepreßt. Danach wurde es unter einem hydrostatischen Druck von 1500 kg/cm² ausgeformt. Der geformte Magnesiumoxid körper wurde drei Stunden lang bei einer Temperatur von 1300°C unter einem Vakuum von 10^-4 Torr gesintert. Der Sinterkörper besaß die in Tabelle 1 angegebene Dichte.

Tabelle 1

Beispiele 4+5

Bei jedem der Beispiele 4 und 5 wurde in der gleichen Weise verfahren wie im Bespiel 1, wobei jedoch die Verweilzeit des verdampften Magnesiums in der Magnesium- Oxidationsstufe 5 0,7 sec. betrug, während die Temperatur der Magnesium-Oxidationsstufe auf die in Tabelle 2 ange gebenen Werte einreguliert wurde. Die Ausbeute an abge trenntem Magnesiumoxidpulver betrug 90% oder mehr.

Die Größe der feinen Magnesiumoxidpartikel und die Dichte des jeweiligen Sinterkörpers ergeben sich aus Tabelle 2.

Tabelle 2

Der gemäß Beispiel 4 gesinterte Magnesiumoxidkörper hatte einen spezifischen Widerstand von 10^-13 Ohm-cm bei einer Temperatur von 20°C, eine Biegefestigkeit von 1600 kg/cm², und eine Gesamttransparenz von 85% bei einer Dicke von 1,0 mm.

Beispiele 6-8

Bei den Beispielen 6 bis 8 wurde in der gleichen Weise verfahren wie im Beispiel 1, wobei jedoch die Verweilzeit des verdampften Magnesiums in der Magnesium-Oxidations stufe 5 0,7 sec. betrug, der Gesamtdruck des Reaktions gemisches auf 1,0 atm, der Partialdruck des Sauerstoffes auf 0,2 atm, und die Oxidationstemperatur auf 1300°C eingestellt wurden. Das Magnesium wurde in der Magnesium- Verdampfungsstufe 10 bei der in Tabelle 3 angegebenen Temperatur verdampft.

Der Partialdruck des verdampften Magnesiums in der Magnesium-Oxidationsstufe wurde durch Steuerung der Verdampfungstemperatur des Magnesiums einreguliert. Das feine Magnesiumoxidpulver wurde in einer Ausbeute von 90% oder mehr abgetrennt.

Die Größe der resultierenden Magnesiumoxidpartikel und die Dichte des gesinterten Magnesiumoxidpulvers ergeben sich aus Tabelle 3.

Tabelle 3

Beispiele 9-12

In jedem dieser Beispiele wurde in der gleichen Weise ver fahren wie im Beispiel 1, wobei jedoch folgende Ausnahmen gemacht wurden.

Das Magnesium wurde bei einer Temperatur von 100°C verdampft. Der Partialdruck des verdampften Magnesiums in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 betrug 0,04 atm, der Gesamtdruck des Reaktionsgemisches 1,0 atm. Die Verweilzeit des verdampften Magnesiums betrug 0,7 sec., die Oxidations temperatur war 1000°C. Der Partialdruck des Sauerstoffs in der Magnesiumoxidationsstufe 5 ergibt sich aus Tabelle 4.

Das feine Magnesiumoxidpulver wurde mit einer Ausbeute von 90% oder mehr abgetrennt. Die Partikelgröße des feinen Magnesiumoxidpulvers und die Dichte des Sinterkörpers ergeben sich aus Tabelle 4.

Tabelle 4

Vergleichsbeispiel

Es wurde in der gleichen Weise verfahren wie im Beispiel 2, wobei jedoch die Oxidationstemperatur 900°C betrug. Das Sauerstoff enthaltende Gas wurde in die Magnesium-Oxidationsstufe 5 durch die Leitung 15 und den Magnesiumoxid-Sammelbehälter 11 eingeleitet, der keinen Filter besaß, und zwar im Gegenstrom zu dem verdampften Magnesium enthaltenden Argongas; das feine Magnesiumoxidpulver wurde durch ein in der Leitung 3 angebrachte Filters aufge fangen.

Die Partialdrücke des Sauerstoffgases und des verdampften Magnesiums in der Magnesium-Oxidationsstufe 5 betrug 0,2 atm bzw. 0,02 atm. Der Gesamtdruck des Reaktionsgemisches lag bei 1,0 atm, während die Temperatur in der Magnesium- Oxidationsstufe 900°C betrug.

Das Magnesiumoxidpulver mit einer Partikelgröße von 0,070 µm wurde mit Hilfe des Filters in einer nur sehr geringen Ausbeute von 15% abgeschieden. Es zeigt sich, daß die nicht aufgefangene Menge von Magnesiumoxid partikeln an der Innenwand der Magnesium-Oxidationsröhre anhaftete, wobei die Partikel eine beträchtliche Größe von 0,15 µm hatten.

Das aufgefangene Magnesiumoxidpulver wurde in eine Form gebracht und in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, gesintert. Der Sinterkörper hatte eine unzulängliche Dichte von 3,41 g/cm³, einen spezifischen Widerstand von 10^-13 Ohm/cm bei 20°C und eine Biegefestigkeit von 1350 kg/cm². Es zeigte sich außer dem, daß der Sinterkörper mit einer Dicke von 1,0 mm keine Transparenz aufwies.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem Magnesium oxidpulver mit verbesserten Sintereigenschaften, bei dem man

(A) Magnesium bei einer Temperatur von 700°C oder mehr in einer Magnesium-Verdampfungsstufe ver dampft, durch die man ein Inertgas leitet;
(B) den das verdampfte Magnesium enthaltenen Inert gasstrom aus der Stufe (A) in eine Magnesium- Oxidationsstufe leitet;
(C) zur Erzeugung eines Reaktionsgemisches ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas durch die Magnesium- Oxidationsstufe leitet, wobei man in dieser den Partialdruck des verdampften Magnesiums auf 0,09 atm oder weniger, den Partialdruck des Sauer stoff enthaltenden Gases auf die Hälfte oder mehr des Druckes des verdampften Magnesiums, und die Temperatur auf einen Wert zwischen 800 und 1600°C einstellt, um das verdampfte Magnesium mit dem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas in ein hochreines, feines Magnesiumoxidpulver zu oxidieren; und
(D) den Strom des das feine Magnesiumoxidpulver ent haltenden Reaktionsgemisches in eine Magnesium oxid-Sammelstufe einleitet, in der das hochreine Magnesiumoxidpulver aus dem Reaktionsgemisch abge sondert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (C) das mole kularen Sauerstoff enthaltende Gas im Gleichstrom mit dem verdampftes Magnesium enthaltenden Gas strömen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das verdampfte Magnesium in der Magnesium-Oxidations stufe für eine Zeitdauer von 0,2 bis 3,0 Sekunden verweilen läßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas mindestens aus einem Mitglied aus der Gruppe von Argon, Helium, Neon und Krypton besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Ansammeln des feinen Magnesiumoxidpulvers den Gasrückstand aus der Magnesium-Sammelstufe aus trägt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdruck in der Magnesium-Oxidationsstufe auf einen Wert eingestellt wird, der dem Druck der Umge bungsluft gleicht oder geringer ist als dieser.

6. Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem, feinem Magnesiumoxidpulver mit verbesserten Sintereigenschaften,

(a) mit einer feuerfesten Magnesium-Oxidationsröhre (1), deren eines Stirnende (2) geschlossen und mit einer Versorgungsleitung (3) für ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas verbunden ist, und deren gegenüberliegendes Stirnende (4) offen ist,
(b) mit einer in Richtung der Längsachse der Magnesium- Oxidationsröhre (1) verlaufenden, feuerfesten Magnesium-Verdampfungsröhre (6), deren eines Stirnende (7) geschlossen und mit einer Versorgungs leitung (8) für ein Inertgas verbunden ist, und deren gegenüberliegendes Stirnende (9) offen ist, wobei zumindest das offene Stirnende (9) der Magnesium-Verdampfungsröhre (6) einen kleineren Durchmesser hat als die feuerfeste Magnesium- Oxidationsröhre (1) und durch deren geschlossenes Stirnende (2) in die Magnesium-Oxidationsröhre (1) eingeführt wird;
(c) mit einem Magnesiumoxid-Sammelbehältger (11) mit einem offenen Stirnende (12), das lösbar am offenen Stirnende (4) der Magnesium-Oxidationsröhre (1) befestigt ist, sowie einem gegenüberliegenden, geschlossenen Stirnende (13), an das eine Vakuum pumpe (14) angeschlossen ist, wobei der Magnesium oxid-Sammelbehälter mit einer Einrichtung zum Abscheiden des in ihm vorhandenen, hochreinen, feinen Magnesiumoxidpulvers versehen ist; und
(d) mit einer außen angeordneten Heizeinrichtung (18) für die feuerfeste Magnesium-Oxidationsröhre (1),

dadurch gekennzeichnet, daß das offene Stirnende (9) der feuerfesten Magnesium-Verdampfungsröhre (6) in die gleiche Richtung weist, wie das offene Stirnende (4) der feuerfesten Magnesium-Oxidationsröhre (1) und daß das offene Stirnende (12) des Magnesiumoxid-Sammelbe hälters (11) dem offenen Stirnende (9) der feuerfesten Magnesium-Verdampfungsröhre (6) zugewandt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abscheiden der Magnesiumoxid partikel ein Filter (17) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (18) für die Magnesium-Oxidations röhre (1) ein Elektroofen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Regelung der Strömungsmenge des Inertgases zwischen dem Inertgasvorrat und der Magnesium-Verdampfungsröhre (6) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Regelung der Strömungsmenge des den molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases zwischen dem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas aufweisenden Vorrat und der feuerfesten Magnesium- Oxidationsröhre (1) vorgesehen ist.