Способ получения нитрида бора

 

СССР

Класс 121, 40

М 5055á

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Зарегистрировано в Государствгннол1 бюро последующей регистрации изобретений при Госплане СССР

И. Г. Шафран и Б. Ф. Ормонт.

Способ получения нитрида бора.

Заявлено 27 июля 1936 года аа М 198510.

Опубликовано 28 февраля 1937 года.

Е6:СО „ .... -W йм Ж б

T», Цс

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 повышения выхода нитрида бора предварительно про каливали 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 больших количествах Подзус обрабатывал аммиаком тонко измельчен-! ную смесь оорного 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 повышалось на 5 — 10 /0.

Метод этот сбладает тем недостатком, что требует для своего провеАп 1 дения: 1) отдельной установки получения борного ангидрида; 2) тонкого измельчения (100 часов в шаровой 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 дальнейшей обработке полному превращению в нитрид бора. С этой целью в предварительно нагретую до температуры 1200 вертикальную

1) 32о/о НоВОо, 30/о Сад (РО,).„и 38о/о ХН С! или

2) 40о о Н ВОо, 20о, о CACO и 40о/о ИН4 Cl или

3) 45,о НзВО,; 15 /о М СОо и 40 /о NH4 С1 по весу. печь, сквозь которую, например, снизу вверх пропускают аммчак со скоростью 1 л/чпс/см, загружают тонко измельченную до размера 0,01 лм смесь, состоящую из 1 части борной кислоты с 3 частями хлористого а.; мония. 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 иленчатой структурой борного ангидрида, покрытого на поверхности тонким слоем образовавшегося нитрида бора, предохраняющего от слипания отдельные элементы этой структуры, сохраняя пористость губки, По -окончании выделения хлористого аммония из печи образовав> . шаяся.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

Шихту тонко измельчают до размера зерна (0,01 лм, 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 л)чпс(слР. Аммиак вводят с помощью вставленной в дно печи трубки. Процесс нитрованйя ведут на всем протяжении при температуре 1100 — 1200 продолжительностью

24 — 40 часов. При этом при работе с фосфорнокислым кальцием достигается выход нитрида бора 75 — 78", (теоретически).

Процесс нитрования можно осуществить непрерывно, выпуская чепереходят в нитрид бора. После этого продукт, извлеченный из печи, тонко измельчают и отмывают от него борный ангидрид; 2) поверх образовавшейся в печи губки насыпают слой нитрида бора в 100 — 200 лил 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 получаемоii препарате нитрида бора примесей порядка до 10о/, 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 имет ь следующий состав: рез открывающееся дно, в виде заТВ0ра, в печи время от времени часть продукта и загружая через верхнее отверстие свежую порцию ши хты.

Полученную после нитрования массу измельчают до размера зерна меньше, чем у загруженной в печь шихты. Измельченную массу кипятят в соляной кислоте и отмывают в горячей воде, до удаления ионов С! и соответственно примененных добавок, от ионов Са, РО,.

При работе с MgCO> последний удаляют кипячением в концентрированной серной кислоте, с последующим отмыванием от ионов Ng и SO<.

Пред м ет из об р е те ни я.

Способ получения нитрида бора из борной кислоты с применением прокаливания в присутствии хлористого аммония и аммиака, отличающийся тем, что сначала, с целью образования реакционно способной губки борного ангидрида, аммиак продувают при гемпературе 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 бора,, к образовавшейся гу бке.

Тии..Промпглиграф Тамб1вская, 12. Зан. 2719 — 500