Effect of Reducing Metal on Preparation of Zirconium Carbide Powder from Zirconium Chloride (IV)

アルゴン流通下 (150-200ml/min), 300°-1100℃の温度範囲で化学量論比の塩化ジルコニウム (IV), 炭素源として活性炭を, 還元金属としてAl粉末及びMg粉末を用いて, 効果を調べた. ZnではZrCを合成できなかった. ZrCl4-Al-C系では500°-1000℃でAl3Zrの合金が生成し炭化は800℃以上で進み, 1100℃でZrCのみとなったが結晶性はよくなかった. また, 1100℃, 1h反応でのZrCl4の昇華損失は65.5%に達した. これに対して, ZrCl4-Mg-C系では500℃以上でZrCが生成した. この場合, 500°-700℃でZrが, 400°-1000℃でMgCl2が観察された. また原料中の微量の酸素により, 400℃以上でMgOが800℃以上でZrO2が生成した. そこでMgの混合比を化学量論比の1.5倍にしたところ, ZrO2は認められず, 逆に, ZrC及びMgO量が増加した. 反応生成物を1N塩酸で洗浄処理したところ, MgO及びMgCl2は除去され, 800℃以上でZrC単相となった. 1100℃, 1h反応で得られたZrCは微粉末 (粒径0.1-0.3μm) で, 格子定数a=4.686Å, 結晶子径は159Åであった. またこのときのZrCl4の昇華損失は0.2%であった. 以上のことから, 還元金属としてMgが有効であることが分った.