Спосіб одержання порошків графітоподібного нітриду бору

Спосіб одержання порошків графітоподібного нітриду бору, що включає азотування суміші борної кислоти і карбаміду в співвідношенні 1 1,5, 1 2, ЛІТІЄВИХ сполук (L12CO3, LiOH) КІЛЬКІСТЮ 1-3 мас %, який відрізняється тим, що в суміш вводять 1-5 мас % азотовмісних сполук ( NH4CI, NH4B2O5, H2N(CONHCO)NH2), суміш нагрівають на повітрі при температурі 200°С та азотують при температурі 1000-1400°С протягом однієї години Винахід стосується галузі неорганічної хіми синтезу нітриду бору Сукупність ряду фізикоХІМІЧНИХ властивостей нітриду бору характеризує його як важливу сполуку для створення надтвердих, вогнестійких, корозійностійких матеріалів, для виготовлення деталей для електроніки та авіаційної техніки Найбільш поширеним способом одержання нітриду бору є карботермічне відновлення з одночасним азотуванням, який найшов промислове впровадження [ТУ 2-036-707-77] Недоліком цього способу є висока енергоємкість і багатостадійність Спосіб одержання нітриду бору при азотуванні в азоті продуктів взаємодії борної кислоти і карбаміду [Черныш И Г, Слепцов В М , Цируль М Ф , Кулик О П «Исследование процесса взаимодействия борной кислоты с карбомидом» Порошковая металлургия — 1973 — №5 — с 47-50], включає приготування шихти і безпосереднє азотування цієї шихти Шихти готували нагріванням суміші борної кислоти і карбаміду, взятих у співвідношенні 1 1,5 , спочатку в вакуумі при температурі 95°С і тиску 0,93МПа протягом 2,5 годин, а потім при температурі 200°С на повітрі протягом 1 години Шихту розмелювали і азотували при температурі 1200°С До одержаного продукту знову добавляли карбамід і знову азотували при температурі 1600°С Одержаний нітрид бору мав впорядковану кристалічну структуру Запропонований спосіб одержання порошку нітриду бору гексагональної модифікації [Пат США, № 4784978 ПР Япония 7 06 84 №59117375, Публ 15 1188, МКИ С01В21/064/ Kawasaki Steel corp, Japan/Ogasawara T , Koshida T, Koitabashi T ] включає термообробку суміші борної кислоти і сполук азоту (дицианідіамш чи меламін), а також невеликої КІЛЬКОСТІ вуглецевих сполук, наприклад, вуглецю В подальшому в суміш вводили СаСОз до чи після термообробки Одержану шихту нагрівали протягом 2 годин при температурі 1600°С в азоті Недоліком цього способу є велика енергоємність - синтез проходить при температурі 1600°С, дорогі ВИХІДНІ речовини (дицианідіамш чи меламін) Найближчим технічним рішенням до винаходу, що заявляться є спосіб одержання нітриду бору [Пат 21199А, Спосіб одержання нітриду бору Україна, Пул 4 11 97 МКИ С01В21/6] Спосіб полягає у змішуванні борної кислоти і карбаміду у співвідношенні 1 1,5, 1 2, з добавками сполук ЛІТІЮ (L12CO3, LiOH) 1-3 мас % в розчині, випарювані, висушувані, подрібнені одержаного агломерату і азотуванні при температурі 1200-1500°С Недоліком цього способу є змішування вихідних речовин в розчині, випарювання, висушування, подрібнення одержаного агломерату шихти, що включає допоміжну операцію підготовки шихти, забруднення тілами, що використовуються при подрібненні, а це впливає на чистоту готового продукту Задачею винаходу "Спосіб одержання графітоподібного нітриду бору" є спрощення технології підготовки шихти, зниження температури, скорочення часу синтезу та отримання дисперсного, Недоліком цього способу є складність процесу (двостадійність), висока температура синтезу, а також додаткова добавка карбаміду до продукту першої стадії, що збільшує КІЛЬКІСТЬ ВИХІДНОЇ речовини CO 1 о (О 60723 висококристалічного графітоподібного нітриду боРезультати досліджень наведені в таблиці ру стехіометричного складу Поставлена задача Далі наводимо приклади оптимальних режимів вирішується шляхом введення в суміш борної кисодержання нітриду бору стехіометричного складу лоти, карбаміду з ЛІТІЄВИМИ добавками азотовмісПриклад 1 62г НзВОз, 120г CO(NH2)2 (співвідних сполук і азотуванні приготовленої суміші в ношення 1 2), 3,6г І_і2СО3 (2мас %) и 7,6г NH4CI середовищі азоту чи аміаку при температурі 1000(5мас %) змішують в сухому виді, нагрівають при 1400°С температурі 200°С на повітрі Одержану пористу шихту азотують при 1200°С в потоці азоту протяСуть цього винаходу полягає в тому, що в спогом 1 години, вміст азоту в продукті - 56,4мас %, собі одержання нітриду бору, який включає змішувихід готового продукту -100,0% вання порошкоподібних борної кислоти і карбаміду в співвідношенні 1 1,5, 1 2 з добавками ЛІТІЄВИХ Приклад 2 62г Н3ВО3, 120г CO(NH2)2 (співвідсполук (L12CO3, LiOH) в КІЛЬКОСТІ 1-Змас % вводять ношення 1 2), 3,6г І_і2СО3 (2мас %) и 3,7г порошкоподібні азотовмісні сполуки (Na4CI, H2N(CONHCO)NH2 (2мас %), змішують в сухому NH4B2O5, H2N(CONHCO)NH2) в КІЛЬКОСТІ 1-5мас% виді, нагрівають на повітрі при температурі 200°С, змішують всі компоненти, нагрівають при темперапористу шихту азотують при 1200°С в потоці азоту турі 200°С на повітрі, одержану пористу масу азопротягом 1 години Вміст азоту складає - 56,4мас тують при температурі 1000-1400°С в азоті чи амі%, вихід готового продукту -100,0% аку протягом 1 години Приклад 3 62г Н3ВО3, 120г CO(NH2)2 (співвідношення 1 2), 3,6г І_і2СО3 (2мас %) і NH4B2O5 Перевагами даного способу є змішування ви(5мас %) змішують в сухому виді, нагрівають на хідних речовин в сухому виді, відсутність операції повітрі при температурі 200°С, пористу шихту азорозчинення вихідних речовин, упарювання та витують при температурі 1300°С протягом 1 години в сушування, використання азотовмісних вихідних потоці азоту Вміст азоту в продукті - 56,4мас %, сполук, приводить до того, що при нагріванні сувихід готового продукту -100,0% міші, вони розкладаються з виділенням газоподібних продуктів, які приводять до збільшення порисОдержаний порошок нітриду бору за даною тості шихти тобто до збільшення реакційної технологією дисперсний - середній розмір зерна поверхні, завдяки цьому відсутня операція подрібне перевищує 2мкм, характеризується різним стунення, скорочення часу синтезу досягається запенем впорядкованості кристалічної структури вдяки пористості шихти та додаткової КІЛЬКОСТІ (Рз=0,7-0,9), вміст В2Оз не перевищує 0,1 мас % азотовмісних сполук в шихті, що приймають участь Нітрид бору з такими характеристиками може в реакції нітридоутворення бути сировиною для керамічних матеріалів для виготовлення деталей, що використовуються в Вибір температурного інтервалу азотування особливих експлуатаційних умовах, причому дезумовлений тим, що при низьких температурах талі, тим ЩІЛЬНІШІ і СТІЙКІШІ, чим менша ступінь необхідний довгий ізотермічний час, а при більш впорядкованості кристалічної структури, та для високих температурах в гратку нітриду бору вхоодержання надтвердих матеріалів, де чим вища дить вуглець ступінь впорядкованості кристалічної структури, Вибір концентрацій азотовмісних сполук зумотим ефективніший перехід в кубічну модифікацію влений тим, що при малих концентраціях вихід нітриду бору не досягає 100%, а великі концентрації не впливають на швидкість азотування Таблиця Результати синтезу нітриду бору (вихідна суміш - Н3ВО3, CO(NH2)2 (1 1,5, 1 2), 2мас % Li2CO3) Температура, °С Час синтезу, 1 год 950 1000 1200 1200 1300 1400 1450 1 1 1 1 1 1 1 добавка NH4CI ВМІСТ ВМІСТ добавка H2N(CONHCO)NH2 ВМІСТ ВМІСТ ВИХІД добавка NH4B2O5 ВМІСТ ВМІСТ азоту в ВИХІД ГОТОВОГО азоту в готового азоту в добавки добавки добавки продукті продукту в % продукті продукту продукті мас % мас % мас % мас % мас % в% мас % 0,5 38,5 68,2 0,5 43,5 77,1 0,5 33,4 1,0 41,2 73,0 1,0 55,2 97,8 1,0 39,2 2,0 50,1 88,7 2,0 56,4 100,0 2,0 48,1 5,0 56,4 100 0 5,0 56,4 100,0 5,0 52,4 5,0 56,2 99,6 5,0 56,2 99,6 5,0 56,4 5,0 56,2 99,6 5,0 56,1 99,5 5,0 56,3 6,0 55,9 99,3 6,0 56,0 99,4 6,0 55,8 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписне ВИХІД готового продукту в% 59,2 69,5 85 2 92,9 100,0 99,8 98,7 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119