Способ получения нитрида алюминия

 

Изобретение относится к способу получения нитрида алюминия, который может быть использован в качестве компонента керамики, металлокерамики и аммиака при его гидролизе. Нитрид алюминия получают путем сжигания ультрадисперсного порошка алюминия в воздухе в замкнутом объеме при исходном соотношении ультрадисперсного порошка алюминия к воздуху 1,00 : 2,20 - 1,80 : 1,00, мас.ч. Технический результат состоит в увеличении выхода нитрида алюминия, содержание нитрида алюминия в продуктах горения составляет 73-74 мас. %. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области тугоплавких неметаллических материалов, в частности к способам получения нитрида алюминия, который может быть использован в качестве компонента керамики, металлокерамики и аммиака при его гидролизе.

Известен способ получения нитрида алюминия путем самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (Заявка N 94000938/13, Россия, МКИ⁵ C 01 B 21/072. Способ получения порошка нитрида алюминия, приор. от 11.01.94, опубл. 20.06.95 г. ) Этот способ заключается в том, что высокодисперсный порошок алюминия помещают в реактор, герметизируют, заполняют азотом до 12-15 МПа, поджигают. При сгорании образуется нитрид алюминия.

Недостатком этого способа является использование дорогостоящего газообразного реагента - очищенного азота. Также недостатком способа является использование повышенного давления азота.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения нитрида алюминия в процессе сгорания ультрадисперсного порошка алюминия (УДП) на воздухе (А.П. Ильин, Л.Т. Проскуровская. Двухстадийное горение УДП алюминия на воздухе // Физика горения и взрыва. -1990. -Т. 26. -N 2. -с. 71-74). Этот способ состоит в том, что свободнонаносимый на керамическую подложку в форме усеченного конуса УДП алюминия поджигается с помощью нихромовой спирали и сгорает на воздухе при его свободном доступе. К недостаткам этого способа относится низкое содержание нитрида алюминия в продуктах горения, не превышающее 50 мас.%.

Основной технической задачей предложенного изобретения является увеличение выхода нитрида алюминия. Содержание нитрида алюминия в продуктах горения при таком способе сжигания достигает 74% в сравнении с 50% в прототипе.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения нитрида алюминия путем сжигания ультрадисперсного порошка алюминия в воздухе согласно предложенному решению ультрадисперсный порошок алюминия сжигают в замкнутом объеме при исходном состоянии УДП алюминия к воздуху от 1,00:2,20 до 1,80:1,00 мас.ч.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявляемого способа получения нитрида алюминия, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Пример. Для пояснения предложенного способа на чертеже изображена установка для сжигания УДП алюминия в замкнутом объеме, которая состоит из металлического корпуса 1 с плоским дном, крышкой 2 фланцевым уплотнителем 3, снабженной патрубком с манометром 4, керамической изоляцией подложки 5, узла зажигания 6 и образца порошка 7.

Установка работает следующим образом: образец порошка 7 свободно насыпается на керамическую подложку 5. Затем надевается крышка 2 и плотно прижимается фланцевый уплотнитель 3. На узел зажигания 6 подается ток, после накаливания спирали образец загорается и сгорает в режиме самораспространяющихся тепловых волн. После завершения горения крышка 2 снимается и образец удаляется с керамической подложки. Содержание нитрида алюминия определяется с помощью рентгенофазового анализа (дифрактометр ДРОН-3,0).

При конкретном выполнении способа предварительно взвешенные навески УДП алюминия различной массы насыпали на подложку из пиронитрида бора и помещали в металлический корпус 1, закрывали крышкой 2 с фланцевым уплотнителем 3. Объем всей установки, измеренный заполнением установки водой, составлял 3,43 литра. После герметизации инициировали процесс горения подачей напряжения на узел 6. После протекания процесса горения регистрировали остаточное давление в установке и повторно взвешивали навеску. Содержание нитрида алюминия определяли путем измерения интенсивности 100%-ных рефлексов нитрида алюминия на рентгенограммах продуктов горения, записанных в одинаковых условиях. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Согласно полученным экспериментальным данным при соотношении УДП алюминия: воздух меньше, чем 1,00:1,20 мас.ч., то есть при избытке воздуха выход нитрида алюминия снижается из-за окисления УДП порошка алюминия до оксида алюминия. При соотношении УДП алюминия:воздух больше, чем 1,80:1,00 мас.ч., выход нитрида алюминия снижается из-за недогорания алюминия, что также подтверждается рентгенофазовым анализом.

Формула изобретения

Способ получения нитрида алюминия путем сжигания ультрадисперсного порошка алюминия в воздухе, отличающийся тем, что ультрадисперсный порошок алюминия сжигают в замкнутом объеме при исходном соотношении ультрадисперсного порошка алюминия к воздуху 1,00 : 2,20 - 1,80 : 1,00 мас.ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2