Способ получения кубического нитрида бора

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шипило Виктор Брониславович Игнатенко Олег Владимирович Шипило Наталья Викторовна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ получения кубического нитрида бора, включающий приготовление шихты из порошков графитоподобного нитрида бора, катализатора и наполнителя, прессование шихты, воздействие на спрессованную шихту высокими давлением и температурой, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют фторид, выбранный из группы,включающей , , 2, 2, 2, 4, 4 и 44, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.катализатор 2,0-30,0 фторид 0,1-5,0 графитоподобный нитрид бора остальное. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты шихты подвергают механической или термохимической активации. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что 5-50 мас.компонентов шихты подвергают механической или термохимической активации. Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов, в частности к получению порошков кубического нитрида бора, и может быть использовано на предприятиях абразивно-алмазной промышленности. Известен способ получения кубического нитрида бора (Верещагин Л.Ф., Гладкая И.С,Дубицкая Г.А., Слесарев В.Н. Синтез монокристаллов кубического нитрида бора в системах, содержащих водород // Неорганические материалы. - Т. 15,2. - С. 256-259. - 1979),включающий воздействие высоких давлений (3-7 ГПа) и температур (130-2800 К) на шихту из порошков графитоподобного нитрида бора и катализатора , 2, , СаН 2 и ВаН 2. Величина синтезируемых крупных монокристаллических зерен составляет 300700 мкм. 7965 1 2006.04.30 Однако средний выход микропорошков кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм, полученного по известному способу, сравнительно невысок и составляет 510 мас. . Известен также способ получения кубического нитрида бора (Патент России 2034642 от 03.04.1991 г. МКИ 6 01, С 30 В 29/38 Шихта для получения монокристаллов кубического нитрида бора, авторы В.Б. Шипило, Л.М. Гамеза. 10.05.95 г. БИ 13), включающий приготовление шихты из порошков графитоподобного нитрида бора, катализатора - гидрида лития (18-25 мас. ) и наполнителя - азида натрия (8-25 ) и последующее воздействие на шихту высокими давлением и температурой. Величина синтезируемых крупных фракций кубического нитрида бора зернистостью 315/250 составляла 4-13,6 , а мелких 1-40 мкм - 22 мас. . Однако выход макропорошков кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм,получаемого по известному способу, сравнительно невысок. Разработанный способ получения кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм существенно позволяет повысить выход порошков кубический нитрид бора дисперсностью 1-40 мкм. Предлагаемый способ получения кубического нитрида бора включает 1. Приготовление шихты из порошков графитоподобного нитрида бора, катализатора и наполнителя и последующее воздействие на спрессованную шихту высокими давлением и температурой, отличающийся тем, что в качестве наполнителя в шихту вводят один из следующих фторидов , , 2, 2, 2, 4, 4, 44, соединения фтора при следующем соотношении компонентов, мас.фторид 0,1-5,0 катализатор 2-30 графитоподобный нитрид бора остальное. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ингредиенты шихты перед воздействием высоких давлений и температур подвергают механической либо термохимической активации. 3. Способ по пп. 1-2, отличающийся тем, что в качестве шихты используют 5-50 мас.активированных ингредиентов шихты, а остальное - неактивированные. Задачей изобретения является разработка метода получения микропорошков кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм с увеличенным выходом годного продукта. Сущностью заявляемого способа и его отличительным признаком является использование в качестве наполнителя шихты, состоящей из наполнителя, катализатора и графитоподобного нитрида бора, соединений фтора при следующем соотношении компонентов,мас.соединения фтора - 0,1-5,0 катализатор - 2-30 графитоподобный нитрид бора остальное. Кроме того, ингредиенты шихты вместе либо в отдельности подвергают механической либо термохимической активации. Другим отличительным признаком является использование в качестве шихты 5-50 мас.активированных ингредиентов шихты, а остальное - неактивированных. Использование в качестве наполнителя соединений фтора (, , 2, 2, 2,4, 4, 44) позволило повысить число центров кристаллизации новой фазы(кубический нитрид бора) при уменьшенном времени синтеза, а следовательно, увеличить выход микропорошков кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм. Активация ингредиентов шихты за счет уменьшения энергии активации фазового превращения гексагональный нитрид боракубический нитрид бора позволила дополнительно повысить выход кубического нитрида бора. Использование смеси активированных и неактивированных компонентов шихты позволило повысить технологичность процесса за счет уменьшения количества активированного материала при практическом выходе кубического нитрида бора, как и при полностью активированной шихте. Содержание соединений фтора менее 0,1 мас.либо более 5 мас.уменьшает выход микропорошков кубического нитрида бора. Это связано с тем обстоятельством, что при содержании соединений фтора менее 0,1 мас.его влияние на образование центров но 2 7965 1 2006.04.30 вой фазы несущественно, а при содержании более 5 мас.уменьшение выхода связано с увеличением массы соединений фтора, не влияющих на образование центров новой фазы. Содержание в шихте катализаторов менее 2 мас.либо более 30 мас.уменьшает выход микропорошков кубического нитрида бора по указанным выше причинам либо за счет несущественного влияния на каталитический процесс образования кубического нитрида бора, либо за счет увеличения массы катализатора, не влияющей на процесс каталитического фазового превращения гексагональный нитрид боракубический нитрид бора. Использование активированных ингредиентов шихты менее 5 мас.либо более 50 мас.практически не влияет на выход микропорошков кубического нитрида бора. Следующие примеры представлены только с целью иллюстрации данного изобретения, но их не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения. Пример 1 Готовят смесь из графитоподобного нитрида бора Запорожского нитрида бора по ТУ 2-036-707-77 (86 мас. ), нитрида лития зернистостью 50-100 мкм (12 мас. ) и порошка фторида лития (Ч) ТУ 6-09-3529-84 Уральского завода химреактивов (2 мас. ), которую перемешивают в течение часа в устройстве типа пьяная бочка. Затем смесь прессуют в заготовки диаметром 10 мм и высотой 12 мм в пресс-форме под давлением 5 Кбар. Спрессованную заготовку помещают в графитовый нагреватель. По торцам заготовки устанавливают дисковые шайбы для создания в заготовке достаточно однородного температурного поля. Нагреватель с заготовкой и торцевыми шайбами помещают в контейнер из доломита, который подвергают обжатию до давления 5,5 ГПа в твердосплавной камере высокого давления. Затем включают ток нагрева и заготовку нагревают со скоростью 100 град/с до температуры 1700 С и выдерживают при указанной температуре в течение 40 с. После выдержки ток выключают, снимают давление и извлекают спек. Из спека химическим способом выделяют микропорошок кубического нитрида бора. Выход микропорошков определяют как отношение массы синтезируемого продукта к массе графитоподобного нитрида бора, выраженное в процентах. Средний выход микропорошков размером 1-40 мкм из ста синтезируемых спеков составил 60 . Пример 2 По примеру 1, но смесь гексагонального нитрида бора (86 мас. ) и КН 2 (2 мас. ),которые совместно были предварительно активированы путем обработки в шаровой мельнице в течение 1 часа либо в атриторе в течение 5 минут, и 12 мас.3. Средний выход микропорошков составил 75 . Пример 3 По примеру 1, но смесь гексагонального нитрида бора(86 мас. ) и 4 (2 мас. ),которые были совместно обработаны при температуре 800 С в течение часа, и неактивированного(15 м. ). Средний выход микропорошков размером 1-40 мкм составил 70 . В таблице приведены другие примеры практического осуществления способа получения микропорошков кубического нитрида бора по известному и заявленному способам. В таблице указаны составы исходной шихты, параметры синтеза и выход микропорошков кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм. Как видно из приведенных данных, выход микропорошков кубического нитрида бора дисперсностью 1-40 мкм по заявленному способу из неактивированных компонентов шихты 3-6,11, 17,19-23,25 составляет 50-65 , а из активированных 8-11, 13-15, 26-28 - 7090 , что существенно повышает выход микропорошков по сравнению с известным способом (22 , пример 1). При запредельных содержаниях наполнителя (примеры 2 и 7) и катализаторов (примеры 8 и 24) выход порошков уменьшается. Основным преимуществом заявленного способа получения кубического нитрида бора по сравнению с прототипом является то, что за счет применения в качестве наполнителя одного из следующих фторидов , , 2, 2, 2, 4, 4, 44 и активации компонентов шихты выход микропорошков дисперсностью 1-40 мкм увеличивается с 20 до 70-90 . 3 Выход микропорошков КУБИЧЕСКИЙ НИТРИД,Т, С , сек БОРА дисГПа персности 1-40 мкм,89,95 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 89,9 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 88 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 86 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 85 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 94,5 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 88 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 88 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 88 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 85 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 82(4 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 96 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА) 82(5 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 95 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА) 82(25 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 75 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА) 82(50 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 50 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА) 82(51 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 49 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА) 86 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 93,5 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 93 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 85 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 80 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 75 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 65 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 64 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 84,5 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 89 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 88 ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА 88 ГЕКСАГОНАЛБНЫЙ НИТРИД БОРА Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5