Способ получения нитрида бора Советский патент 1937 года по МПК C01B21/64 

Изобретение касается способа получения нитрида бора. Еще в 1850 г. Велер и Розе предложили способ получения нитрида бора совместным прокаливанием борной кислоты с хлористым аммонием. Однако, им удалось достичь очень незначительного выхода нитрида бора.

Трудность получения большого выхода нитрида бора заключается в том, что на поверхности борного ангидрида образуется тонкая пленка нитрида бора, препятствующая дальнейму протеканию реакции.

Мозер и Эйдман для повыщения выхода нитрида бора предварительно прокаливали смесь из одной части борной кислоты с двумя частями фосфорно-кислого кальция, после чего полученную массу прокаливали в тигле Гесса в токе аммиака. Таким путем им удалось добиться высокого выхода нитрида бора.

При работе таким способом получить свободный от примесей нитрид бора не удается.

Для получения нитрида бора в больщих количествах Подзус обрабатывал аммиаком тонко измельченную смесь борного ангидрида с нитридом бора многократным пропусканием нитрирующейся смеси через вращающуюся трубчатую с ребрами печь при температуре 1200°. При прохождении смеси через установку один раз процентное содержание нитрида бора в нитрирующейся смеси повыщалось на 5-10°/о.

Метод этот обладает тем недостатком, что требует для своего проведения: 1) отдельной установки получения борного ангидрида; 2) тонкого измельчения (100 часов в щаровой мельнице) и очень твердого материала (борного ангидрида); 3) нитрования в очень сложной, герметически закрытой аппаратуре.

В основу предлагаемого метода положен принцип создания губки борного ангидрида, с очень тонкой структурой, устойчивой от слипания (за счет образующейся на поверхности борного ангидрида тонкой пленки нитрида бора), доступной при дальнейщей обработке полному превращению в нитрид бора. С этой целью в предварительно нагретую до температуры 1200° вертикальную печь, сквозь которую, например, снизу вверх пропускают аммиак со скоростью 1 л час1см, загружают тонко измельченную до размера 0,01 Л1.м смесь, состоящую из 1 части борной кислоты с 3 частями хлористого аммония. При этом вся масса плавится и обезвоживающаяся борная кислота реагирует с удаляющимся из печи сублиматом хлористого аммония и пропускаемым через печь аммиаком, образуя губку с очень тонкой нитевидной и пленчатой структурой борного ангидрида, покрытого на поверхности тонким слоем образовавщегося нитрида бора, предохраняющего от слипания отдельные элементы этой структуры, сохраняя пористость губки. По Ойончании выделения хлористого аммония из печи образовавщ.аяся«Губка может быть полностью превращена в нитрид бора двумя путями: 1) нагреванием ее в токе аммиака, при температуре в 1200° до тех пор, пока извлекаемая из печи проба не станет мягкой. При этом элементы этой тонкой образовавшейся губчатой структуры борного ангидрида 1)320/0 НдВО,,; 30% Са 2)400/0 НзВОз; 20% СаС 3)450/0 НдВОз; 15о/о MgC

Шихту тонко измельчают до размера зерна 0,01 мм, затем загружают в нагретую до температуры 1200° вертикальную печь (на дно которой насыпана масса нитрида бора, полученного от предыдущего нитрования) до уровня пространства, нагретого до 1100-1200°.

На всем протяжении процесса подготовки губки, .через загрузку, снизу вверх, пропускают аммиак со скоростью 1 л1час1см. Аммиак вводят с помощью вставленной в дно печи трубки. Процесс нитрования ведут на всем протяжении при температуре 1100-1200° продолжительностью 24-40 часов. При этом при работе с фосфорнокислым кальцием достигается выход нитрида бора 75-78о/о (теоретичесг и).

Процесс нитрования осуществить непрерывно, выпуская через открывающееся дно, в виде затвора, в печи время от времени часть продукта и загружая через верхнее отверстие свежую порцию шихты.

Полученную noc.ie нитрования массу измельчаютдо размера зерна меньше, чем у загруженной в печь щихты. Измельченную массу кипятят в соляной кислоте и отмывают в горячей воде, до удаления ионов С1 и соответственно примененных добавок, от ионов Са, РО.

При работе cMgCOg последний удаляют кипячением в концентрированной серной кислоте, с последующим отмыванием от ионов Mg и SOi.

Предмет изобретения.

Способ получения нитрида бора из борной кислоты с применением переходят в нитрид бора. После этого продукт, извлеченный из печи, тонко измельчают и от него борный ангидрид; 2) поверх образовавшейся в печи губки насыпают слой нитрида бора в 100-200мл и поднимают в печи температуру выше 1600-1700°, продолжая пропускать аммиак. При этом борный ангидрид, содержащийся в губке, сублимирует и, реагируя на развитой поверхности с аммиаком, переходит в нитрид бора. В случае недопустимости в получаемом препарате нитрида бора примесей порядка до Ю-/о можно рекомендовать следующий метод работы. Для увеличения поверхности образуемой губки и увеличения ее пористости в шихту добавляют либо фосфорнокислый кальций, либо мел, либо углекислый магний. Последние два имеют то достоинство, что выделяющаяся в результате разложения карбонатов угольная кислота создает дополнительное разрыхление и увеличение пористости в губке. Шихта может иметь следующий состав: OJa и 380/0 NH CI или и 40% NH С1 или д и 400/0 NH С1 по весу. g

прокаливания в присутствии хлористого аммония и аммиака, отличающийся тем, что сначала, с целью образования реакционно способной губки борного ангидрида, аммиак иродувают при температуре около 1200° через смесь борной кислоты

с хлористым аммонием, а затем после сублимации хлористого аммония продувание аммиаком продолжают при температуре от 1200 до 1700° с добавлением или без добавления нитрида к образовавшейся губке.