Изобретение относится к неорганической химии, в частности к получению порошка нитрида алюминия высокой чистоты в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который может быть использован в электронной промышленности и для изготовления высокоплотной керамики.
Известен способ получения нитрида алюминия, включающий азотирование алюминиевой стружки отходов металлообрабатывающего производства авиационной промышленности размером до 400 мкм в трубчатом реакторе в режиме СВС [1]
Способ позволяет реализовать отходы производства, однако полученный нитрид алюминия имеет низкую частоту по содержанию кислорода (более 10%) и кремния (более 2%) и не может быть использован в электронной промышленности.
Наиболее близким к изобретению является способ получения нитрида алюминия, включающий приготовление смеси порошков алюминия и нитрида алюминия, помещение полученной смеси в замкнутый реактор, воспламенение смеси и синтез в режиме горения под давлением азота около 100 МПа (1000 атм) с последующим извлечением целевого продукта [2] и позволяющий получать компактный нитрид алюминия плотностью 92% от теоретической со сферическими частицами нитрида алюминия.
Задача изобретения получение высокодисперсного порошка нитрида алюминия с игольчатой формой частиц, высокой чистоты и обладающего высокой спекаемостью и высокими электрофизическими и механическими характеристиками.
Задача решается тем, что способ получения нитрида алюминия включает
приготовление смеси исходных компонентов из порошков алюминия, нитрида алюминия и добавки в количестве 5 15 мас. выбранной из ряда хлорид алюминия (AlCl3), мочевина (NH2)2CO или смеси AlCl3, или (NH2)2CO с хлоридом, или фторидом аммония, при этом соотношение AlCl3 или (NH2)2CO к хлориду или фториду аммония берут от 1 2 до 2 1;
помещение полученной смеси в замкнутый реактор;
локальное воспламенение смеси;
синтез в режиме горения под давлением азота 2 6 МПа;
извлечение целевого продукта.
В качестве исходных компонентов используют порошки алюминия, хлорида алюминия, мочевины, хлорида и фторида аммония любых марок, выпускаемых как отечественной, так и зарубежной промышленностью. Нитрид алюминия в количестве 30 50 мас. используют как разбавитель для понижения температуры синтеза, и как правило, рециклированный продукт, т.е. нитрид алюминия из предыдущего процесса синтеза с удельной поверхностью 1,5 3,0 м2/г.
Введение добавок хлорида алюминия или мочевины, или смеси одной из указанных добавок с хлоридом или фторидом аммония в количестве, указанном в формуле, способствует формированию микрокристаллов нитрида алюминия с игольчатой формой частиц, длиной 2 15 мкм и толщиной 0,4 1 мкм. Общая совокупность признаков формулы изобретения позволяет получать порошок нитрида алюминия, содержащий до 95% частиц игольчатой формы, при этом целевой продукт содержит до 99,3% основного вещества с низким содержанием примесей кислорода, железа, свободного алюминия (не более 0,2%) и следами (не более 0,05%) хлора и фтора.
Такой порошок нитрида алюминия легко прессуется в плотные компакты до плотности 95 99% от теоретической, которые имеют высокие механические и электрофизические свойства, и могут быть использованы в электронной и керамической отраслях промышленности.
Пример 1. Готовят смесь из порошка алюминия марки АСД-1 (50 мас.), хлорида алюминия (6 мас.) и нитрида алюминия (44 мас.) перемешиванием исходных компонентов в шаровой мельнице в течение 20 30 мин. Приготовленную смесь помещают на лодочке в замкнутый реактор СВС, герметизируют реактор, заполняют его азотом до давления 6 МПа и проводят локальное воспламенение смеси путем подачи кратковременного импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения под давлением азота 6 МПа. После окончания процесса горения и охлаждения на воздухе (40 50 мин) остаточное давление сбрасывают, выгружают целевой продукт. Полученный продукт представляет собой легкоразрушающиеся конгломераты белого цвета, состоящие из микрокристаллов нитрида алюминия с частицами игольчатой формы (длиной 4 15 мкм, толщиной 0,5 1 мкм) с удельной поверхностью 1,5 м2/г. Содержание основного вещества в целевом продукте 98,8% содержание примесей, мас. кислород 0,6; железо 0,06; хлор 0,05; свободный алюминий 0,15.
Другие примеры способа получения нитрида алюминия согласно изобретению представлены в таблицы.
Таким образом, изобретение позволяет получать высокодисперсный порошок нитрида алюминия с частицами игольчатой формы, низким содержанием примесей и обладающий высокой прессуемостью.
Источники информации
1. Гузеев В. В. Добриков Г.В. Синтез азотсодержащих тугоплавких соединений методом СВС в грубодисперсных системах. В кн. "Самораспространяющийся высокотемпературный синтез", Томск: изд-во Томского университета, 1991, с. 171.
Патент США N 4877759, 501 91, 1989.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДА МЕТАЛЛА | 1994 |
|
RU2061653C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДА АЛЮМИНИЯ В РЕЖИМЕ ГОРЕНИЯ | 2013 |
|
RU2531179C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАФИТОПОДОБНОГО НИТРИДА БОРА | 1999 |
|
RU2163562C1 |
НИТРИД КРЕМНИЯ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АЛЬФА-ФАЗЫ | 1999 |
|
RU2149824C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДА КРЕМНИЯ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АЛЬФА-ФАЗЫ | 1998 |
|
RU2137708C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬФА-ФАЗЫ НИТРИДА КРЕМНИЯ МЕТОДОМ СВС | 2014 |
|
RU2550882C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДА МЕТАЛЛА | 1995 |
|
RU2083487C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАФИТОПОДОБНОГО НИТРИДА БОРА | 1998 |
|
RU2130336C1 |
СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ | 1994 |
|
RU2065221C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ НА ОСНОВЕ АЛЬФА-ФАЗЫ НИТРИДА КРЕМНИЯ МЕТОДОМ СВС | 2014 |
|
RU2556931C1 |
Изобретение относится к получению порошка нитрида алюминия и позволяет получать высокодисперсные порошки игольчатой формы высокой чистоты, пригодные для использования в электронике. Сущность изобретения: исходные порошки алюминия, нитрида алюминия (30 - 50 мас.%) и добавки в количестве 5 - 15 мас. %, представляющей собой хлорид алюминия или мочевину, или смесь хлорида алюминия или мочевины с хлоридом или фторидом аммония в соотношении от 1 : 2 до 2 : 1 размещают в реактор, заполняют его азотом до 2 - 6 МПа, воспламеняют смесь и проводят синтез в режиме горения под давлением азота. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Гузеев В.В., Добриков Г.В | |||
Синтез азотсодержащих тугоплавких соединений методом СВС в грубодисперсных системах | |||
В кн | |||
"Самораспространяющийся высокотемпературный синтез", Томск, изд-во Томского университета, 1991, с | |||
Аппарат для передачи изображений на расстояние | 1920 |
|
SU171A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Патент США N 4877759, кл | |||
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Авторы
Даты
1997-09-27—Публикация
1996-03-27—Подача