Плазмохимический синтез
Плазмохимический синтез — один из самых распространенных химических методов получения высокодисперсных порошков нитридов, карбидов, боридов и оксидов.
Основное условие получения высокодисперсных порошков — протекание реакции вдали от равновесия и высокая скорость образования зародышей новой фазы при малой скорости их роста. В реальных условиях плазмохимического синтеза получение наночастиц осуществляют за счет увеличения скорости охлаждения потока плазмы, в котором происходит конденсация из газовой фазы; благодаря этому уменьшается размер образующихся частиц, а также подавляется рост числа частиц за счет их слияния при столкновении.
При плазмохимическом синтезе используют низкотемпературную (4000…8000 К) азотную, аммиачную, углеводородную, аргоновую плазмы дугового, тлеющего, высокоили сверхвысокочастотного разрядов; в качестве исходного сырья применяют элементы, их галогениды и другие соединения. Характеристики полученных порошков зависят от используемого сырья, технологии синтеза и типа плазмотрона. Частицы плазмохимических порошков являются монокристаллами и имеют размеры Ю…200 нм и более. Плазмохимический синтез обеспечивает высокие скорости образования и конденсации соединения и отличается достаточно высокой производительностью. Главные его недостатки — широкое распределение частиц по размерам, и как следствие — наличие довольно крупных (I …5 мкм) частиц, т. е. низкая селективность процесса, а также высокое содержание примесей в порошке.
Наиболее широко плазмохимический синтез применяют для получения нитридов переходных металлов IV и V групп.
Плазмохимический синтез включает в себя два этапа. На первом этапе происходит образование активных частиц в дуговых, высокочастотных или сверхвысокочастотных плазмотронах. Наиболее высокой мощностью и КПД обладают дуговые плазмотроны, однако полученные в них материалы загрязнены продуктами эрозии электродов; остальные плазмотроны данного недостатка не имеют. На следующем этапе в результате закалки происходит выделение продуктов взаимодействия. Выбор места и скорости закалки позволяет получить порошки с заданным составом, формой и размером частиц.
