Способ получения карбидов бора Советский патент 1936 года по МПК C01B31/36 

Карбиды бора, как известно, образуются при взаимодействии с углем как элементарного бора, так и ангидрида борной кислогы, но получение элементарного бора совершенно чистого, свободного от А1 и Mg. затруднительно и во всяком случае для массового изготовления пока не экономично; следовательно, остается наиболее приемлемый путь - это получение карбидов бора из ангидрида борной кислоты. Процесс получения разбивается на две операции, а именно: на операцию получения борного ангидрида и его карбонизацию. Получение борного ангидрида, как известно, производится плавлением борной кислоты с последующим измельчением. В виду того, что борный ангидрид весьма гигроскопичен, то его измельчение и хранение связаны с большими для практики хлопотами, удорожающими весь -процесс. Автором заявки установлено и на опыте проверено, что если плавление борной кислоты производить в смеси с порошком угля (нефтяной кокс), то получается плав, лишенный гигроскопических свойств практически настолько, что его дальнейшее дробление и хранение не вызывают никаких затруднений. Исходя из этих опытов, автор предлагает изготовление карбидов rjp,e i3ftpAMTb. и борной кмслоты, сплавленной при температуре от 1300

до 1350° с порошком угля. Этот плав после дробления смешивают с дополнительным количеством угля, в зависимости от того типа карбида, какой желают получить, но предварительно установив в плаве содержание угля, бора и примесей химическим анализом; одним этим мероприятием успешное получение карбидов бора, особенно типа В4С и BjC еще не обеспечивается и, по опытам автора, необходимо в реакционную смесь вводить вещества, играющие роль минерализаторов, т. е. веществ, способствующих образованию названных карбидов. Минерализаторами могут служить металлические окислы или соли, но такие, из которых уголь восстанавливает металл, температура испарения которого лежит в диапазоне от 1000 -1500° и который может растворять карбиды бора без его разложения, а также азотистый бор, который получают в момент приготовления плава борной кислоты с углем, добавляя азотосодержащие вещества, способные отщеплять азот. При получении азотистого бора поступают так: плав борной кислоты с углем остужают до 100 и прибавляют азотбсодержащее вещество, нагретое до этой температуры, и затем повышают температуру до температуры диссоциации азотосодержащего вещества и при этой температуре выдерживают время, необходимое для образования азотистого бора, затем охлаждают. В плаве будет содержаться ангидрид бора, низшие карбиды бора, нитрид бора и случайные примеси. Такой состав исходного продукта с прибавлением к нему минерализаторов и карбонизаторов облегчает получение карбидов бора высших степеней карбонизации, а так как основной интерес при практическом использовании карбидов бора представляют карбиды высших степеней, то предлагаемый способ является для промышленных целей заслуживающим внимания и в то время является новым этапом в вопросе получения -карбидов бора высших степеней. Для разъяснения суш,ества способа описывается один из возможных вариантов, который осуществляется так: исходят из аптечной бррной кислоты, полученной из буры, способом, указанным в фармакопее, 100 кг борной кислоты смешиваются с 8 кг угольного беззольного кокса, засыпают в графитовый тигель и помещают в печь, в которой в начале держат температуру 150 - 200° в течение 1 часа, затем температуру поднимают дс 1300°-1350 и при высшем пределе нагревают в течение 4 часа; в течение этого времени тщательно перемешивают плав графитовым стержнем. Далее охлаждают до температуры 100°-125° и в этот момент прибавляют при тщательном размешивании нашатырь в количестве 5 кг, предварительно высушенный и нагретый до lOO; затем подымают температуру смеси до 300-350° и при этой температуре ведут процесс частичного образования азотистого бора в течение J часа. Охлаждают плав, измельчают его и определяют химическим анализом содержание в плаве бора, углерода и примесей. По данным анализа устанавливают .количество необходимой добавки углерода и минерализатора. В частном примере для получения карбида бора высших степеней в превалирующем количестве добавляют

б кг нефтяного кокса и 1 лгг окиси цинка. Эту смесь загружают в печь специальной конструкции. Постепенно подымают температуру в течение 1 часа до 2600 - 2700°. При этой температуре ведут процесс в течение 3} -4 часов. Затем охлаждают и извлекают смесь боро-карбидов, из которой отбирают сортировкой кристаллы карбидов бора; крупно кристаллические от мелкокристаллических и от пластинчатого графита. Крупные кристаллы обрабатывают известными в химии способами для очистки,:,от графита и примесей. Полученный продукт имеет карбиды бора высших степеней до 50%, остальное состоит из карбидов бора низших степеней.

Предмет изобретения.

1.Способ получения карбидов бора из ангидрида борной кислоты, отличающийся тем, что при получении названного ангидрида обычным плавлением борной кислоты к последней прибавляют кокс, а к полученному ангидриду перед обычной термической обработкой его совместно с углем при температуре 2600-2700° прибавляют окись или соль металла, восстанавливаемые до металла углем и улетучивающиеся при температуре образования карбида,

2.Видоизменение способа по п. 1, отличающееся тем, что полученный указанным способом ангидрид борной кислоты перед термической обработкой его с углем, с целью карбидообразования, смещивают с азото-содержащим веществом, например, хлористым аммонием, и смесь нагревают выше температуры диссоциации азотосодержащего вещества, но ниже температуры испарения борного ангидрида, и уже полученный плав, после измельчения, обрабатывают с углем по указанному в п. 1 способу.