[發明專利]金屬粉末和合金的制造和應用

無效

• 申請號: 201280023622.5
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN103687685A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 安德魯·馬西森
• 申請（專利權）人: 波士頓電子材料有限公司
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;C23C14/34
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;王智

優先權

本申請要求2011年5月16日提交的共同擁有、同時待審中的美國臨時申請序列號61/486,419的優先權，其公開內容通過引用并入本文。

發明領域

本申請涉及金屬粉末生產和這些金屬粉末的應用。

背景技術

金屬粉末在多種應用中具有效用。但是，充分利用這些粉末的能力可能被限制，當它們的表面以氧化物膜涂層時(和當其它氣體在顆粒表面存在時，或者在顆粒的主體內時)。具體地，由于粉末中存在的氧含量和其對于金屬燒結與其它特征的影響，利用金屬粉末的應用可能被限制。

發明內容

在本發明中，描述制造的方法，其使用金屬鹵化物、或金屬鹵化物的混合物的液相還原生產金屬顆粒，被作為反應副產物產生的鹽涂布。可以選擇反應條件以選擇一系列金屬顆粒尺寸，且鹽涂層阻止了氧化(或者與其它空氣氣體的反應)，和允許迄今使用金屬粉末難于實現的一系列應用。具體地，該方法旨在在低溫操作，和由此最大化產生的金屬粉末的表面積，通過安排一種或多種金屬鹵化物相對于還原劑是化學計量過量的。以這種方式，反應終止，沒有剩下的還原劑污染反應產物。

在下文中，應該理解“金屬”指至少一種金屬元素和潛在地多于一種金屬元素，而“金屬鹵化物”指至少一種金屬鹵化物和潛在地多于一種有區別的金屬鹵化物。而且，“還原劑”指在其中金屬鹵化物被還原為金屬粉末的還原介質。

本發明涉及金屬粉末的生產和一系列使用中的它們的應用，對于其生產方法是便利的，并且也是經濟上有利的。

本發明的一種優選的方法包括以下步驟：

(a)將作為液態或蒸汽的還原劑引入到含有一種或多種液態金屬鹵化物的反應堆容器中。還原劑優選地為堿金屬或堿土金屬，和更優選地為堿金屬，最優先地為金屬鈉，使得還原劑對于一種或多種金屬鹵化物總是化學計量不足的；

(b)使得反應產物(金屬和一種或多種還原劑鹵化物的混合物)從反應堆容器中分離。

因此產生的金屬是以包囊在一種或多種鹽中的金屬粉末的形式。根據心中的應用，金屬粉末可以從一種/多種鹽中分離，或其它地可以被進一步處理，同時包囊在一種/多種鹽中。

本發明的一個實施方式是通過在堿金屬或堿土金屬中的液相金屬鹵化物的熔融金屬還原來還原至少一種金屬鹵化物的混合物的方法，其中至少一種金屬鹵化物相對于熔融金屬還原劑是化學計量過量的。在某些優選的實施方式中，至少一種金屬鹵化物混合物是金屬氯化物的混合物和還原劑是金屬鈉。在某些實施方式中，熔融金屬還原劑是NaK。

在某些實施方式中個，該方法的反應產物包括至少一種金屬混合物、鹽涂層和至多5%金屬鈉。在某些實施方式中，反應產物包括至少一種金屬混合物、鹽涂層和至多1%金屬鈉。

在某些實施方式中，本發明的反應產物可以用于形成粉末冶金組件。在某些實施方式中，本發明的反應產物可以用于形成陽極。在某些實施方式中，本發明的反應產物可以用于形成電容器。在某些實施方式中，本發明的反應產物可以用于形成金屬片、涂層或圓片。在某些實施方式中，本發明的反應產物可以用于形成濺射靶。在某些實施方式中，本發明的反應產物可以用于形成多孔金屬元件。

本發明的技術領域人員應該意識到關于本發明的任何具體方面和/或實施方式在此描述的任一特征可以與在此描述的本發明的任一的其它特征或任何其它方面和/或實施方式組合，酌情修改以確保組合的相容性。這種組合被認為是通過本公開內容考慮的本發明的一部分。

應該理解前述總的描述和以下詳細描述僅是示例性和說明性，而不是限制要求保護的發明。根據在此公開的本發明的說明書和實踐，其它實施方式對于本領域技術人員將是顯而易見的。

具體實施方式

如上述，液態金屬還原劑可以作為液體注射進入化學計量過量的熔融金屬鹵化物中，且在那里還原金屬鹵化物為金屬，作為涂布在還原劑鹵化物中的顆粒。金屬顆粒的典型大小是反應的溫度、試劑的流速和金屬擴散特征的函數。通過反應條件的仔細控制，一個人可以選擇一系列典型的金屬顆粒尺寸。金屬表面積與顆粒尺寸相關，且金屬顆粒的表面積確定商業應用中多個重要的金屬物理特征。

金屬顆粒的元素組成可以通過選擇金屬鹵化物的比例和在注射進入還原劑之前混合它們進行選擇。以這種方式可以生產寬范圍的金屬合金。

反應產生鹵化物鹽中涂布的金屬粉末，與存在的過量金屬鹵化物一起。金屬鹵化物可以通過升華或其它方式去除，和反應產物可以從反應器中去除用于進一步加工。