Спосіб одержання високодисперсного графітоподібного нітриду бору

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ N* СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) Ш) (51)4 С 01 В 21/064 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР ТИ (21) 4195968/3(~26 (22) 19.02.87 Ill ІІРІІИ І ШИП и I I I t (71) Институт проблем материаловедения АН УССР (72) Т.С.Бартницкая, Т.Я.Косолапова, Н.В.Кос тюк, Л.Л.Сухих, Л.М,Ав ер бух, С.Н.Мадегора и О.Б.Кулиев (53) 546.273.171(08*.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 866940, кл. С 01 В 21/06, 1979, непублик. Авторское свидетельство СССР № 142951*, кл. С 01 В 21/064, 1986, непублик. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО ГРАФИТОПОДОБІЮГО НИТРИДА БОРА (57) Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к получению высокодисперсного графитоподобного нитрида бора (ВГНБ) и позволяет сократить время процесса под готовки шихты к азотированию. Способ включает подготовку шихты к азотированию, которая заключается в растворении борной кислоты и сахарозы в концентрированной уксусной кислоте в присутствии одной из солей аммония (хлорида, муравьинокислого или щавелевокислого) и упаривании приготовленного раствора при ІЗО^С в течение 2-2,5 ч. Полученную после упаривания шихту азотируют в токе азота при 1400-1600°С при этом получают ГНБ монодисперсной фракции от 0,1 до 1,0 мкм с хорошо упорядоченной структурой. Способ позволяет сократить процесс получения ГНБ на стадии подготовки шихты к азотированию до 2-2,5 ч по сравнению с 6 ч для прототипа, а также снизить энергозатраты и повысить производительность процесса при сохранении качества продукта. 2 з , п. ф-лы. 00 • Изобретение относится к неорганической химии - синтезу графитоподобного нитрида бора. Совокупность таких свойств нитрида бора как высокие значения электро- и теплопроводности, сохраняющиеся при высоких температурах, устойчивость к тепловым ударам, большое сечение захвата тепловых нейтронов, низкий коэффициент трения графитоподобной модификации и высокая твердость сфалеритной и вюрцитной модификаций, высокая коррозионная стойкость на воздухе и в кислороде, а также в различных химических реагентах определяют широкие области приме23-89 нения материалов на основе нитрида бора. Целью изобретения является сокращение времени процесса подготовки шихты к азотированию. Способ осуществляется тем, что проводят растворение борной кислоты и сахарозы в растворе концентрированной уксусной кислоты с добавкой 10-20 мас,% одной из солей аммония: хлорида, муравьинокислого или щавелевокислого, упаривание приготовленного раствора до получения сухой шихты и последующее азотирование шихты при 1400-1600 С в токе азота. П р и м е р 1. В аппарат для приготовления шихты засыпают 46,82 кг борной кислоты. 31,65 кг сахарозы (отношение которых равно 1,48), 7,48 кг хлористого аммония (10 мас.%) и добавляют 30 л концентрированной уксусной кислоты. Раствор упарили до сухого состояния шихты при постоянном перемешивании при температуре JQ 130°С, продолжительность упаривания 2,5 ч . 0,8 кг полученной шихты а з о т и руют в потоке азота в печи СТН - 1,25 при 1600°С в течение двух ч а с о в . Содержимое азота в продукте аэотирова- 15 ния составляет 55,4 мас,%, нитрида бора - 98,3%, размер частиц 0 , 8 і 1,0 мкм» 4 18 мешивании при температуре 130°С, продолжительность упаривания 2 ч . 0,8 кг полученной шихты азотировали в печи СТН-1,25 в потоке азота при температуре 1600 р С в течение двух ч а с о в . Содержание а з о т а в продукте азотирования составляет 52,8 мас.%, нитрида бора - 9 3 , 6 0 , остальное - оксид бора, размер частиц нитрида бора - 1,01,2 мкм. П р и м е р 5. В аппарат для приготовления шихты засыпали 46,82 кг борной кислоты. 31,65 кг сахарозы (соотношение которых составляет 1,48), 7,84 кг уксуснокислого аммония (10 мас.%) и добавили 30 л концентрированной уксусной кислоты. Р а с твор упарили до сухого состояния при постоянном перемешивании при температуре 130°С, продолжительность упаривания 2 ч . 0 , 8 кг полученной шихты азотировали в потоке азота в печи СТН - 1,25 при !600°С в течение двух ч а с о в . Содержание азота в продукте азотирования составляет 55,9 мас.%, нитрида бора • 99,1%, размер частиц нитрида бора - 0 , 8 - 1 , 0 мкм. П р и м е р 2 . В аппарат для приготовления шихты засыпают 47,2 кг 20 борной кислоты, 31,65 кг сахарозы (отношение которых равно 1,49), 15,8 кг хлористого аммония (20 мас.%) и добавляют 30 л концентрированной уксусной кислоты. Раствор упаривают 25 до сухого состояния шихты при п о с т о янном перемешивании при температуре 130 С, продолжительность упаривания 2,5 ч . 0,8 кг полученной шихты а з о т и П р и м е р 6. В аппарате для прг*ровали в потоке азота в печи СТН 30 готовлеиия шихты засыпали 47,2 кг 1,25 при 1600°С в течение двух ч а с о в . борной кислоты, 31,65 кг сахарозы Содержание азота в продукте а з о т и р о (отношение которых равно 1,49), вания составляет 55,8 мас,%, нитрида 15,8 кг щавелевокислого аммония , бора - 99,0%, размер частиц 0 , 6 (20 мас.%) и добавили 30 л концентри0,8 мкм, __ рованной уксусной кислоты,. Раствор і 35 упарили до сухого состояния при п о с П р и м е р 3. В аппарат для притоянном перемешивании при температуготовления шихты засыпали 47,48 кг ре 130°С, продолжительность упариваборной кислоты, 31,65 кг сахарозы ния 2 ч . 0,8 кг полученной шихты (отношение которых равго 1,50), азотировали в потоке азота в печи 19,8 кг хлористого аммония (25 мас,%) 40 СТН - 1,25 при 1600°С в течение и добавили 30 л концентрированной двух ч а с о в . Содержание азота в проуксусной кислоты. Раствор упаривали дукте азотирования составляет до сухого состояния при постоянном 55,8 мас.%, нитрида бора - 99,0%, перемешивании при 130°С, продолжиразмер частиц 0 , 6 - 0 , 8 мкм. тельность упаривания 2 ч . 0,8 кг по- 45 Вы'бор интервала концентраций аммо-лученной шихты азотировали в печи нийных солей обусловлен следующим. СТН 1,25 в потоке азота при темпераПри меньших концентрациях аммонийных туре 1600 °С в течение 2-х ч , Содержасолей образующийся при упаривании ние азота в продукте азотирования углерод частично будет оста ва ть ся в составляет 55,8 мас.% нитрида бора „ упорядоченном состоянии, что ухудшит 99,0%, размер частиц 0 , 6 - 0 , 8 мкм. процесс образования нитрида, а при П р и м е р 4*. В аппарат для приконцентрациях выше заявляемого з н а готовления шихты засыпали 48,71 кг чения характер продукта пиролиза смеборной кислоты, 31,65 кг сахарозы (отношение которых составляет 1,53), ее си не меняется, а наличие большего количества аммонийных солей приведет . 24,1 кг хлористого аммония (30 мас.%) к снижению концентраций В 2 0 3 и у г л е и добавили 30 л концентрированной рода, что в свою очередь уменьшит уксусной кислоты. Раствор упарили до выход нитрида бора. сухого состояния при постоянном п е р е a . . . 14891 18 ° Во всех примерах использовалась включающий растворение борной кислоконцентрированная уксусная кислота ' ты и сахарозы, упаривание полученнопо ГОСТ 61-75. • го раствора до получения сухой шихты Полученный по примерам порошок ' и последующее ее азотирование в токе графитоподобного нитрида бора не нужазота, при высокой температуре, о тдается в дополнительном размоле, что л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цеисключает загрязнение мелющими телалью сокращения длительности процесса, ми. Порошок представляет монодисперсрастворение ведут в концентрированный с размером частиц 0,1-1,0 мкм ю ной уксусной кислоте с добавкой 10(размер частиц зависит от температуры 20% соли аммония от массы борной кисазотирования шихты) с хорошо упорялоты и сахарозы. _ s- ' доченной структурой. Преимущества предлагаемого спосо1. Способ по п . 1 , о т л и ч а ю ба состоят в большей простоте техно- 15 щ и й с я тем, что в качестве соли логического" процесса, так как сокрааммония используют хлористый, муращается время подготовки шихты для вьинокислый, уксуснокислый или щавеазотирования с 6 ч (прототип) до . левокислый аммоний. ., 2-2,5 ч, в снижении энергозатрат н повышении производительности процесса 20 3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ' при сохранении качества продукта. ч а ю щ и й с я тем, что упаривание Формула и з о б р е т е н и я . раствора проводят при 130°С, азоти- , рование - при 1400-1600°С. 1, Способ получения высокодисперсного графитоподобного нитрида бора, Редактор А.Кондрахина Составитель Е.Наумова • Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова Заказ 1046/ДСП Тираж 294 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101