Способ получения нитрида бора

Соаа Советских Социалистических РеспубликК ПАТЕНТ аявлено 09,111.1967 ( 1140362/23-26)риоритет 09.111.1966,3377/66, Швейцарияпубликовано 21,1 Х,1971, Бюллетень28 МПК С 01 Ь 21/06 Конитет по делает зобретеиий и открытий.т Авторыизобретен Иностранцы Альберт Бабль и Хайнц ГенгЗаявител Иностранная фирма Лоица - Верке ГмбХ деративная Республика ГерманнСПОСОБ ПОЛУ Я НИТРИДА БО 2 Зависимый от патента К Изобретение относится к способу получения гексагональной модификации нитрида бора из кислородсодержащего соединения бора и органического соединения азота. Гексагональныи нитрид бора является тугоплавким, огнестойким материалом, обладающим особыми электрическими смазывающими свойствами,Известен способ получения нитрида бора из кислородсодержащего соединения бора в присутствии инертного, высокоплавкого и способного вымываться разбавителя, обладающе о большим объемом, например фосфорнокислого кальция, в результате воздействия аммиака при температуре 700 - 1100 С. Из смеси, в которой протекает реакция обменного разложения, разбавитель должен быть отмыт кислотой. Выделяющийся при этом в виде осадка нитрид бора неустойчив и характеризуется наличием плохо образованной решетчатой структуры.С целью получения устойчивого нитрида бора, имеющего хорошо сформированную кристаллическую структуру, по предлагаемому способу смесь кислородсодержащего соединения бора и азотсодержащего соединения сушаг при температуре 110 - 350 С, смешивают с нитридом щелочноземельного металла, применяемого в качестве катализатора, затем полученную смесь нагревают в атмосфере инертного газа при температуре 1600 - 2100"С, выдерживают при окончательной температуре в течение 5 - 90 мин; охлажденный продукт измельчают, подвергают обработке водой выделившийся нитрид бора отфильтровывают и высушивают. С целью получения лучшего выхода исходную смесь, содержащую катализатор, отпрессовывают в виде таблеток под давлением 100 - 2000 кг/сл"-.В качестве кислородсодержащего соединения бора можно использовать борную кислоту, окись бора и соединения, отщепляющие окись бора.В качестве органического азотсодержащего соединения можно применять меламин, карбамид или дициандиамид.Как катализатор можно использовать нитрид щелочноземельного металла, В особенно сти нитрид магния или кальция. Предпочтительно для проведения реакции применять сосуд, неоднократно использовавшийся для получения гексагонального нитрида бора, на стенках которого имеется ранее образовавшийся нитрид бора, количество которого достаточ. но для проведения последующей реакции без добавления катализатора.Исходные вещества перемешивают в сухом315346 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Изд, Хз 1324 Тираж 473 Подписное Заказ 3252/6 Сапунова, 2 Типография,пр,виде в соотношении 1 моль соединения бора (в пересчете на ВзОз) на 2 в г атом азота, содержащихся в применяемом органическом азотсодержащем соединении, Исходные вещества применяют в порошкообразном виде, причем размер частиц не имеет решающего значения.Предлагаемый способ может осуществляться по псриодическому или непрерывному процессу, причем реакционную смесь подают в сосуд для проведения реакции, предпочтительно изготовленный из графита, или в рыхлом виде, или в виде отпрессованных таблеток. При применении исходных материалов в рыхлом виде целесообразно закрывать реакционный сосуд крышкой, снабженной отверстиями. Отпрессованные таблетки могут использоваться для проведения реакции и без применения специального реакционного сосуда, Например, в условиях производства, осуществляемого по непрерывному методу, отпрессованные таблетки можно перемещать через шахтную печь. Г 1 ри осуществлении метода по непрерывной технологической схеме, например, в реакторе в виде наклонной трубы или в наклонной трубчатой печи необходимо следить за тем, чтобы температурный режим процесса, а также скорость приращения температуры и длительность выдержки реакционной смеси при установленной температуре находились бы в заданных пределах.Полученный после проведения реакции продукт охлаядают, измельчают, размалывают и обрабатывают водой, предпочтительно при температуре 90 - 95 С. Желательно обработку водой проводить при перемешивании в течение 30 - 60 лия. Получающуюся суспензию фильтруют, Отфильтрованный нитрид бора высушивают при температуре около 105"С. При определенных условиях после высушивания продукт подвергают измельчению. Потеря в весе после обработки водой составляе 0,5 - 2 вес. /о. Нитрид бора, полученный по предлагаемому способу, отличается по данным рентгенографического анализа очень хорошей гексагональной структурой.Пр и м е р 1. 495 г борной кислоты (НзВОз) и 336 г дициандиамида совместно перемалывают в сухом виде до порошкообразного состояния, после чего просушивают в фарфоровой чашке в сушильном шкафу в течение 5 час при температуре 190 С. Взвешиванием установлена потеря в весе, равная 24,4% (потеря в весе обусловлена отщеплением воды от борной кислоты и превращением последней в метаборную кислоту (НВОСУ). Далее смесь спекают в виде пористой массы.Спеченную смесь груоо измельчают и после смешения с 0,5 вес. 5 о нитрида кальция (СазХ) перемалывают в лабораторной виб. рационной мельнице до образования зерен размером 0,2 лм, Далее из этой смеси отпрессовывают под давлением 1000 кг/см". оез добавления связующего бруски длиной 100 мл,шириной 12 лл и толщиной 8 - 12 лл, общий вес которых составляет 259 г. Затем бруски нагревают в атмосфере азота в течение 60 мин до 1850 С, после чего выдерживают их при этой температуре 20 мин. После последующей обработки получают 66,7 г нитрида бора. Цвет прореагировавших брусков белый, иногда отмечается зеленоватый оттенок. Содержание азота 55,8%. Бруски измельчают. Затем нит. рид бора в состоянии тонкого помола промы. вают водой при 90"С, При этом потеря в весе составляет 0,4%. Дифракционное исследова. ние, проведенное в рентгеновских лучах, пока зывает наличие очень хорошо кристаллизован ного, чистого нитрида бора. Выход по отноше нию к примененной борной кислоте 85,3%.П р и и е р 2. 154,6 г борной кислоты и 150,0 г карбамида высушивают при 190 С в течение 8 час. Потеря в весе 52,7/о, 90 г полученной смеси перемалывают с 1 вес. /о нитрида кальция (помол производят до образования зерен размером 0,5 мм) и отпрессовываюг в виде брусков. Полученные бруски помещают в графитовый тигель, который нагревают в ат. мосфере азота до 175 С в течение 60 мин, пос ле чего выдеряивают при этой температуре 25 мин. После охлаждения бруски измельчаю и промывают, получая 30,4 г белого гексаго. нального нитрида бора, что соответствует выходу 97,5/о (в пересчете на борную кислоту). Предмет изобретения 1. Способ получения нитрида бора из кислородсодеркащего соединения бора, например борной кислоты, соединения, содержащего азот, и катализатора, включающий смешение, сушку, обработку при высокой температуре, отличающийся тем, что, с целью получения нитрида бора гексагональной модификации, смесь кислородсодержащего соединения бора и азотсодержащего соединения сушат при температуре 110 в 3 С и обработку в присутст. вии катализатора ведут при температуре 1600 - 2100"С с выдержкой, охлаждением, измельчением и обработкой водой.2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что исходную смесь, содержащую катализатор, подают в зону реакции в форме брикетов, отпрессованных под давлением не менее 100 кг/сл3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения используют органическое азотсодержащее соединение, нпаример дициандиамид.4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в качестве катализатора применяют нитрид щелочноземельного металла, например нитрид кальция, в,количестве от 0,2 до 10 вес, /о.5. Способ по пп, 1 - 4, отличающийся тем, что на каждый моль окиси бора (борно. го ангидрида) ВзОз применяют от 2 до б г атомов азота,