close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 09878

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 01B 21/00
B 01J 3/06
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
(21) Номер заявки: a 20050309
(22) 2005.03.30
(43) 2006.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Шипило Виктор Брониславович; Игнатенко Олег Владимирович (BY)
BY 9878 C1 2007.10.30
BY (11) 9878
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 6248303 B1, 2001.
BY a 20001143, 2002.
BY a 20020005, 2003.
BY 3954 C1, 2001.
US 5147623 A, 1992.
SU 1152513 A, 1985.
JP 57027909 A, 1982.
WO 88/02003 A1.
BY 6344 C1, 2004.
WO 2005/019371 A2.
(57)
Способ получения микропорошка кубического нитрида бора, включающий приготовление шихты из графитоподобного нитрида бора, катализатора и наполнителя и воздействие на шихту высокими давлением и температурой, отличающийся тем, что
графитоподобный нитрид бора и наполнитель предварительно высушивают и подвергают
совместной активации в механической дробилке, а шихту приготавливают при следующем соотношении компонентов, мас. %:
катализатор
6-25
наполнитель
0,5-10,0
графитоподобный нитрид бора
остальное,
при этом в качестве катализатора используют алюминий, а в качестве наполнителя NH4Cl или NH4F.
Изобретение относится к области получения кубического нитрида бора (далее КНБ) и
может быть использовано на предприятиях по выпуску кубического нитрида бора и инструмента на его основе.
Известен способ получения КНБ [1], включающий приготовление шихты из графитоподобного нитрида бора, катализатора (Mg, MgB2, Li3N, LiH) и наполнителя (шамот, каолин, базальт, цемент, их смеси), с последующим воздействием на шихту высоким
давлением и температурой.
Однако получаемые по известному способу порошки КНБ имеют низкий выход микропорошков (фракция - 40).
Известен также способ получения монокристаллов КНБ [2], включающий приготовление шихты из порошков графитоподобного нитрида бора, катализатора 5-30 мас. % (Mg,
BY 9878 C1 2007.10.30
MgB2, Li3N, LiH) и наполнителя 0,1-7,0 мас. % (азид натрия NaN3), с последующим воздействием на шихту высоким давлением и температурой.
Однако получаемые по известному способу порошки КНБ также имеют низкий выход
микропорошков (∼17 %).
Способ по [2] является наиболее близким техническим решением к заявленному по
технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа и базового объекта.
Общим существенным признаком прототипа и заявленного решения является приготовление шихты из порошков графитоподобного нитрида бора, катализатора и наполнителя и последующее воздействие на шихту высоким давлением и температурой.
Задачей настоящего изобретения является увеличение выхода микропорошков КНБ
повышенной абразивной способности.
Заявленный способ получения микропорошка кубического нитрида бора, включающий приготовление шихты из графитоподобного нитрида бора, катализатора и наполнителя и воздействие на шихту высоким давлением и температурой, отличается тем, что
графитоподобный нитрид бора и наполнитель предварительно высушивают и подвергают
совместной активации в механической дробилке, а шихту приготавливают при следующем соотношении компонентов, мас. %: наполнитель 0,5-10; катализатор 6-25, графитоподобный нитрид бора - остальное. Кроме того, в качестве наполнителя используют
NH4Cl, NH4F, а в качестве катализатора - алюминий.
Сущность изобретения заключается в следующем. Микропорошки КНБ (-40) широко
используются при изготовлении шлифовальных кругов, а также для получения композиционных материалов на основе КНБ (1-20 мкм). Они получаются методом дробления более крупных фракций, что с экономической и технологической точек зрения вызывает
определенные затруднения. Поэтому увеличение выхода микропорошков КНБ определенной зернистости в процессе синтеза имеет важное техническое значение.
Согласно существующим представлениям по каталитическому синтезу кубический
нитрид бора образуется из пересыщенных нитридом бора расплавов - катализаторов в области термодинамической устойчивости указанного материала. На выход, зернистость и
качество микропорошков (абразивные способности) большое влияние оказывают вид и
содержание в шихте катализатора и наполнителя, которые могут изменить пересыщение
системы и растворимость нитрида бора в расплаве. Экспериментально было установлено,
что при совместной активации (дроблении) сухих порошков графитоподобного нитрида
бора и наполнителя существенно увеличивается выход и абразивная способность микропорошков КНБ. Это может быть связано не только с их механическим дроблением и пластической деформацией графитоподобного нитрида бора, но и с определенным взаимодействием вышеуказанных порошков друг с другом и легированием нитрида бора.
При введении в шихту наполнителя менее 0,5 либо более 10 мас. % уменьшается выход микропорошков КНБ и их абразивная способность. Снижение в шихте катализатора
менее 6 либо более 25 мас. % также уменьшает выход кубического нитрида бора.
При получении порошков КНБ использовались порошки графитоподобного нитрида
бора (ТУ8 - 036 - 202) дисперсности до 10 мкм и наполнители NH4Cl, NH4F (ГОСТ 4518 - 75)
в количестве, указанном в формуле изобретения. После высушивания при температуре
100 °С смесь указанных порошков помещалась в шаровую мельницу с металлическими
шарами массой 5 кг и активировалась со скоростью 60 об/мин в течение 1-20 ч. После
проведения активации к смеси добавлялся катализатор в количестве, указанном в формуле
изобретения. Полученная смесь перемешивалась в течение 2 часов, после чего порошки
уплотнялись в прессформе при давлении 0,5 ГПа и помещались в графитовый нагреватель, размещенный в контейнере из литографского камня. Собранный контейнер устанавливался в центральном углублении камеры высокого давления и подвергался сжатию до
заданных параметров синтеза - Р = 4,0-6,0 ГПа, Т = 1300-1800 °С, t = 0,5-10 мин. После
2
BY 9878 C1 2007.10.30
выдержки при указанных параметрах выключался ток нагрева, снималось давление в камере, и извлекался продукт синтеза в виде спека. Полученные спеки дробились и из них
выделялись микропорошки кубического нитрида бора, которые классифицировались по
размерам и абразивной способности.
Ниже в таблице приведены примеры получения порошков КНБ по известным и заявленному способам. Как видно из приведенных данных таблицы, в результате совместной
активации высушенных порошков графитоподобного нитрида бора и NH4Cl, либо NH4F в
шаровой мельнице в течение 1-20 часов (примеры 6-8, 11-13, 15, 17-19) в соотношении
между собой, как указано в формуле изобретения, существенно увеличился выход микропорошков КНБ (2/1-40/28) относительно всей массы синтезируемых порошков с 12-18 %
(примеры 1-4) до 60-72 %, а абразивная способность с 0,8-1,0 до 1,4-1,7. При запредельных
количествах наполнителя (примеры 5, 9), катализатора (примеры 10, 14) заметно снижается выход и абразивная способность микропорошков. Активация в отдельности ГНБ либо
наполнителя не обеспечивает существенного увеличения выхода и абразивной способности микропорошков.
Использование заявленного способа по сравнению с известными обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
1. В среднем при идентичных условиях синтеза увеличивается выход микропорошков
КНБ фракций 2/1-40/28 примерно в четыре раза.
2. В среднем увеличивается абразивная способность микропорошков КНБ фракции
10/5 примерно в 1,5 раза.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Состав исходной
Параметры синтеза Выход мик- Абразивная
Время
шихты, мас. %
ропорошков способность активации,
напол- катали- P,
час.
ГНБ
T, °С t, мин 2/1-40/28, % 10/5, отн.ед
нитель затор ГПа
Известные способы
79 6NH4Cl 15Mg
5
1600 1,5
18
0,9
не активир.
84 6NH4Cl 10Li3N 5
1600 1,5
14
0,8
не активир.
79 6 шамот 15MgB2 5
1600 1,5
15
0,9
не активир.
83 7NaN3 10Li3N 5
1600 1,5
12
1,0
не активир.
Заявленный способ
84,8 0,2NH4Cl 15Al
5
1600 1,5
30
0,9
20
84,5 0,5NH4Cl 15Al
5
1600 1,5
60
1,5
20
79 6NH4Cl 15Al
5
1600 1,5
72
1,7
20
75 10NH4Cl 15Al
5
1600 1,5
65
1,5
20
71 14NH4Cl 15Al
5
1600 1,5
33
1,0
20
81 4NH4F
5Mg
5
1600 1,5
43
1,1
20
86 4NH4F
6Mg
5
1600 1,5
60
1,4
20
76 4NH4F 20Mg
5
1600 1,5
65
1,5
20
71 4NH4F 25Mg
5
1600 1,5
60
1,4
20
68 4NH4F 28Mg
5
1600 1,5
41
1,0
20
88 2NH4Cl 10Li3N 5
1600 1,5
71
1,7
20
80 5NH4Cl 15Al
6
1800
1
71
1,1
0,5
80 5NH4Cl 15Al
6
1800
1
65
1,5
1
80 5NH4Cl 15Al
6
1800
1
70
1,7
10
80 5NH4Cl 15Al
6
1800
1
72
1,7
20
80 5NH4Cl 15Al
6
1800
1
72
1,7
25
3
BY 9878 C1 2007.10.30
Источники информации:
1. Патент РБ 3954, МПК С 01В 31/06, 2001.
2. А.с. СССР 1248193, МПК4 С 01В 21/064, 1986.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
84 Кб
Теги
09878, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа