CS243893B1 - Process for producing boron nitride powder - Google Patents

Process for producing boron nitride powder Download PDF

Info

Publication number
CS243893B1
CS243893B1 CS85670A CS67085A CS243893B1 CS 243893 B1 CS243893 B1 CS 243893B1 CS 85670 A CS85670 A CS 85670A CS 67085 A CS67085 A CS 67085A CS 243893 B1 CS243893 B1 CS 243893B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
mixture
boron nitride
hours
stage
nitride powder
Prior art date
Application number
CS85670A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS67085A1 (en
Inventor
Vladimir Dufek
Milan Hubacek
Original Assignee
Vladimir Dufek
Milan Hubacek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vladimir Dufek, Milan Hubacek filed Critical Vladimir Dufek
Priority to CS85670A priority Critical patent/CS243893B1/en
Publication of CS67085A1 publication Critical patent/CS67085A1/en
Publication of CS243893B1 publication Critical patent/CS243893B1/en

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby práškového nitridu boritého s vysokou povrchovou aktivitou částic, dobrou slinovatelností, při vysokém stupni strukturního uspořádání částic. Způsob se provádí ve dvou stupních, z nichž v prvním stupni se do směsi přidá 5 až 20 % hmotnosti hexagonální modifikace práškového nitridu boritého a směs se v tomto stupni žíhá bez přístupu vzduchu při teplotě 80 až 240 °C po dobu 1 až 6 hodin, načež se směs rozmělní na zrnitost 15 až 150 >um. Ve druhém stupni se do směsi přidá 0,5 až 15 % hmotnosti práškového kovu skupiny železa nebo platiny nebo jejich směsi nebo kysličníků těchto kovů, např. kysličníku nikelnatého. Potom se směs žíhá při teplotě 750 až 1 350° Celsia po dobu 1 až 6 hodin v atmosféře čpavku.The solution relates to a method for producing powdered boron nitride with high particle surface activity, good sinterability, and a high degree of particle structural organization. The method is carried out in two stages, of which in the first stage 5 to 20% by weight of a hexagonal modification of powdered boron nitride is added to the mixture and the mixture is annealed in this stage without access of air at a temperature of 80 to 240 °C for 1 to 6 hours, after which the mixture is ground to a grain size of 15 to 150 >um. In the second stage 0.5 to 15% by weight of a powdered metal of the iron or platinum group or their mixture or oxides of these metals, e.g. nickel oxide, is added to the mixture. Then the mixture is annealed at a temperature of 750 to 1,350 ° Celsius for 1 to 6 hours in an ammonia atmosphere.

Description

(75)(75)

Autor vynálezu DUFEK VLADIMÍR ing. CSc., PRAHA) HUBÁČEK MILAN ing., BEROUN (54) Způsob výroby práškového nitridu boritéhoAuthor of the invention DUFEK VLADIMÍR ing. (PRAGUE) HUBÁČEK MILAN ing., BEROUN (54) Production method of boric nitride powder

Řešení se týká způsobu výroby práškového nitridu boritého s vysokou povrchovou aktivitou částic, dobrou slinovatelností, při vysokém stupni strukturního uspořádání částic. Způsob se provádí ve dvou stupních, z nichž v prvním stupni se do směsi přidá 5 až 20 % hmotnosti hexagonální modifikace práškového nitridu boritého a směs se v tomto stupni žíhá bez přístupu vzduchu při teplotě 80 až 240 °C po dobu 1 až 6 hodin, načež se směs rozmělní na zrnitost 15 až 150 >um. Ve druhém stupni se do směsi přidá 0,5 až 15 % hmotnosti práškového kovu skupiny železa nebo platiny nebo jejich směsi nebo kysličníků těchto kovů, např. kysličníku nikelnatého. Potom se směs žíhá při teplotě 750 až 1 350° Celsia po dobu 1 až 6 hodin v atmosféře čpavku.The present invention relates to a process for the production of boron nitride powder having a high surface activity of particles, good sinterability, and a high degree of structural arrangement of the particles. The process is carried out in two stages, in which, in the first stage, 5-20% by weight of hexagonal modification of boron nitride powder is added to the mixture and the mixture is annealed at 80 to 240 ° C for 1 to 6 hours in the absence of air, after which the mixture is ground to a particle size of 15 to 150 µm. In a second step, 0.5-15% by weight of an iron or platinum group powder or a mixture thereof or oxides of these metals, e.g. nickel oxide, is added to the mixture. The mixture is then calcined at 750 to 1350 ° C for 1 to 6 hours in an ammonia atmosphere.

Vynález se týká způsobu výroby práškového nitridu boritého s vysokou povrchovou aktivitou částic, dobrou slinovatelností, při vysokém strupni strukturního uspořádání částic.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the production of boron nitride powder having a high surface activity of particles, good sinterability, and a high scab structure.

Současná výroba práškového nitridu boritého se provádí ve dvou alternativách, z nichž jedna spočívá v ohřevu surovin na vysoké teploty kolem 1 800 °C, a druhá spočívá v ohřevu na nízké teploty 700 až 1 200 °C. Ohřev surovin na vysoké teploty vede k získání nitridu boritého s vysokým stupněm strukturního uspořádání, s relativně malým měrným povrchem, tedy i s malou povrchovou aktivitou. Při ohřevu surovin na nízké reakční teploty se získá nitrid boritý sice se žádoucím vysokým měrným povrchem, a tím i velkou povrchovou aktivitou, avšak s nízkým stupněm strukturního uspořádání, označovaným jako turbostratická forma. Navíc získaný nitrid boritý obsahuje určité množství zbytkového kyslíku, který snižuje jeho užitné parametry.The simultaneous production of boron nitride powder is carried out in two alternatives, one of which is to heat the raw materials to high temperatures of about 1800 ° C and the other to heat to low temperatures of 700 to 1200 ° C. The heating of the raw materials to high temperatures results in boron nitride having a high degree of structural arrangement, with a relatively low specific surface area, and thus a low surface activity. When the raw materials are heated to low reaction temperatures, boron nitride is obtained with the desired high specific surface area and hence a high surface activity, but with a low degree of structure, referred to as the turbostratic form. In addition, the boron nitride obtained contains a certain amount of residual oxygen which reduces its utility parameters.

Podle převažujících nároků na výsledné vlastnosti se pak volí vhodný způsob výroby nitri du boritého ze surovin, jako je kyselina boritá, oxid boritý, boritany a boridy, výjimečně elementární bór, popřípadě halogenid boritý, resp. jeho deriváty, na něž se působí dusíkem, amoniakem, kyanidy, amonnými solemi nebo jinými sloučeninami dusíku, včetně některých organických sloučenin, jako je močovina, melamin a jiné. Ke zlepšení slinovatelností jsou do surovinové směsi přidávána malá množství přísad, nezbytná zejména při výrobě hutni keramiky.According to the overriding requirements for the resulting properties, a suitable process for the production of boron nitride from raw materials such as boric acid, boron oxide, borates and borides, exceptionally elemental boron or boron halide, respectively, is chosen. its derivatives treated with nitrogen, ammonia, cyanides, ammonium salts or other nitrogen compounds, including some organic compounds such as urea, melamine and others. In order to improve the sinterability, small amounts of additives are added to the raw material mixture, especially necessary in the manufacture of metallurgical ceramics.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby práškového nitridu boritého ke zpracování na hutnické keramické výrobky, z výchozí suroviny tvořené krystalickou kyselinou boritou, organickou látkou s obsahem dusíku, např. močovinou, a z přísady, podle vynálezu.These disadvantages are avoided by the process for producing boron nitride powder for processing into metallurgical ceramic products, from a crystalline boric acid starting material, a nitrogen-containing organic substance, e.g. urea, and an additive according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se způsob výroby provádí ve dvou stupních, z nichž v prvním stupni se do směsi přidá 5 až 20 % hmotnosti hexagonální modifikace práškového nitri du boritého a směs se v tomto stupni žíhá bez přístupu vzduchu při teplotě 80 až 240 °C po dobu 1 až 6 hodin. Potom se směs rozmělní na zrnitost 15 /um až 150 /um a ve druhém stupni se do směsi přidá 0,5 až 15 % hmotnosti práškového kovu skupiny železa nebo platiny nebo jejich směsi nebo kysličníku těchto kovů, např. kysličníku nikelnatého. Tato směs se potom žíhá při teplotě 750 až 1 350 °C po dobu 1 až 6 hodin v atmosféře čpavku.SUMMARY OF THE INVENTION The process is carried out in two stages, in which, in the first stage, 5-20% by weight of hexagonal boron nitride powder is added to the mixture and the mixture is annealed in this stage without air at 80 to 240 ° C. ° C for 1 to 6 hours. Thereafter, the mixture is milled to a particle size of 15 µm to 150 µm and in the second stage 0.5 to 15% by weight of an iron or platinum group metal powder or a mixture thereof or an oxide of these metals, eg nickel oxide, is added to the mixture. The mixture is then calcined at 750 to 1350 ° C for 1 to 6 hours in an ammonia atmosphere.

Výhodou způsobu výroby nitridu boritého podle vynálezu je, že částice hexagonálního nitridu boritého jsou rovnoměrně rozptýlené v celém objemu reagujících látek, v němž tvoří krystalizační zárodky meziproduktu při výrobě s dvoustupňovým žíháním, kdy konečný produkt se vyznačuje vysokým měrným povrchem, charakterizujícím slinovatelnost nitridu boritého.An advantage of the boron nitride process of the present invention is that hexagonal boron nitride particles are uniformly dispersed throughout the volume of reactants in which the crystalline nuclei of the intermediate are formed in a two-stage annealing process wherein the final product has a high specific surface characterizing the sinterability of boron nitride.

Vedle předností technických, spočívajících zejména ve vysokém stupni strukturního uspořádání částic při velkém měrném povrchu produktu, způsob podle vynálezu přináší i přednosti ekonomické, především ve snížení energetické náročnosti výroby nitridu boritého.In addition to the technical advantages, in particular in the high degree of structural arrangement of the particles with a large specific surface area of the product, the process according to the invention also brings economic advantages, in particular in reducing the energy consumption of boron nitride production.

PříkladExample

Podle příkladného provedení byl vyroben odtrhovací kroužek pro použití při horizontálním kontinuálním liti oceli. Jako surovina byla použita krystalická kyselina boritá ve směsi s močovinou v poměru 1:2. Přísada močoviny příznivě působí na zklidnění průběhu vzniku meziproduktu. Po přidání 8 % hmotnosti hexagonální modifikace práškového nitridu boritého se směs ohřála na 80 °C a tato teplota se během 2 hodin zvýšila na 240 °C. Při tomto ohřevu se povrch hexagonální modifikace nitridu boritého obalil meziproduktem typu ureoborátu. Potom byla směs rozmělněna na převažující frakci se zrny o velikosti 100 /um v množství nad 90 %.According to an exemplary embodiment, a tear ring was produced for use in horizontal continuous steel casting. Crystalline boric acid in a 1: 2 mixture of urea was used as the raw material. The urea additive has a positive effect on soothing the formation of the intermediate. After addition of 8% by weight hexagonal modification of boron nitride powder, the mixture was heated to 80 ° C and this temperature was raised to 240 ° C over 2 hours. In this heating, the surface of the hexagonal modification of boron nitride was coated with an urea borate-type intermediate. Then the mixture was pulverized to a predominant grain size fraction of 100 µm above 90%.

Ve druhém stupni se přidala 3 % hmotnosti práškového niklu o zrnitosti pod 0,045 mm, načež se směs žíhala při teplotě 1 150 °C po dobu 2 hodin v prostředí štěpeného čpavku. Došlo k epitaxnímu růstu nové fáze na povrchu hexagonálního nitridu boritého a k výraznému zvětšení 2 -1 měrného povrchu vzniklého produktu až na 10 m g . Docílený produkt byl tvořen práškovým nitridem boritým obsahujícím 42 % dusíku, 66 % boru a pouze 2 % kyslíku a vykazoval dobrou slinovatelnost. Z uvedeného nitridu boritého vyrobený odtrhovací kroužek měl velmi dobrou odolnost proti náhlým změnám teploty, vysoký stupeň strukturního uspořádáni. Při výrobě se používá dostupných surovin a při aplikaci pro odtrhovací kroužky se docílilo bezporuchové výroby, což mělo příznivý vliv na produktivitu práce při horizontálním kontinuálním lití oceli.In the second step, 3% by weight of nickel powder with a particle size below 0.045 mm was added, after which the mixture was calcined at 1,150 ° C for 2 hours in a split ammonia environment. An epitaxial growth of the new phase on the surface of hexagonal boron nitride occurred and a significant increase of the 2 -1 specific surface area of the resulting product up to 10 m g. The obtained product consisted of boric nitride powder containing 42% nitrogen, 66% boron and only 2% oxygen and showed good sinterability. The tear ring produced from said boron nitride had very good resistance to sudden temperature changes, a high degree of structural arrangement. Available raw materials are used in the production and failure-free production has been achieved in tear-off applications, which has had a positive effect on the productivity of horizontal continuous steel casting.

Způsob výroby práškového nitridu boritého podle vynálezu je vhodný pro výrobu suroviny pro zhotovení kompaktních těles jako jsou tavící kelímky, odtrhovací kroužky pro kontinuální lití ale i pro získání suroviny příhodné k fázovým transformacím na krystalické modifikace s vysokou tvrdostí. Dále nitrid boritý vyrobený způsobem podle vynálezu je vhodný pro přímé použití jako vysokoteplotní mazivo i jako dielektrikum apod.The process for producing the boron nitride powder according to the invention is suitable for producing a raw material for making compact bodies such as crucibles, tear-off rings for continuous casting, but also for obtaining a raw material suitable for phase transformations into crystalline modifications with high hardness. Furthermore, boron nitride produced by the process of the invention is suitable for direct use as a high temperature lubricant as well as a dielectric and the like.

Claims (1)

P Ř E-D MĚT VYNÁLEZUBEFORE THE INVENTION Způsob výroby práškového nitridu boritého ke zpracování na hutnické keramické výrobky, z výchozí suroviny tvořené krystalickou kyselinou boritou, organickou látkou s obsahem dusíku, např. močovinou, a z přísady, vyznačený tím, že se provádí ve dvou stupních, z nichž v prvním stupni se do směsi přidá 5 až 20 Ϊ hmotnosti hexagonální modifikace práškového nitridu boritého a směs se v tomto stupni žíhá bez přístupu vzduchu pří teplotě 80 až 240 °C po dobu 1 až 6 hodin, načež se směs rozmělní na zrnitost 15 až 150 jum a ve druhém stupni se do směsi přidá 0,5 až 15 % hmotnosti práškového kovu skupiny železa nebo platiny nebo jejich směsi nebo kysličníku těchto kovů, např. kysličníku nikelnatého, načež se směs žíhá při teplotě 750 až 1 350 °C po dobu 1 až 6 hodin v atmosféře čpavku.Process for producing boron nitride powder for processing into metallurgical ceramic products, starting from a raw material consisting of crystalline boric acid, a nitrogen-containing organic substance, such as urea, and an additive, characterized in that it is carried out in two stages, of which 5-20% by weight of hexagonal boron nitride powder is added to the mixture and the mixture is calcined at 80 to 240 ° C for 1 to 6 hours in the absence of air at this stage, after which the mixture is ground to a grain size of 15 to 150 µm and 0.5 to 15% by weight of an iron or platinum group powder or a mixture thereof or an oxide of these metals, e.g. nickel oxide, is added to the mixture, followed by calcination at 750 to 1350 ° C for 1 to 6 hours in the atmosphere ammonia.
CS85670A 1985-01-31 1985-01-31 Process for producing boron nitride powder CS243893B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS85670A CS243893B1 (en) 1985-01-31 1985-01-31 Process for producing boron nitride powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS85670A CS243893B1 (en) 1985-01-31 1985-01-31 Process for producing boron nitride powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS67085A1 CS67085A1 (en) 1985-09-17
CS243893B1 true CS243893B1 (en) 1986-07-17

Family

ID=5339267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS85670A CS243893B1 (en) 1985-01-31 1985-01-31 Process for producing boron nitride powder

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS243893B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8277936B2 (en) 2008-12-22 2012-10-02 E I Du Pont De Nemours And Company Hexagonal boron nitride compositions characterized by interstitial ferromagnetic layers, process for preparing, and composites thereof with organic polymers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8277936B2 (en) 2008-12-22 2012-10-02 E I Du Pont De Nemours And Company Hexagonal boron nitride compositions characterized by interstitial ferromagnetic layers, process for preparing, and composites thereof with organic polymers

Also Published As

Publication number Publication date
CS67085A1 (en) 1985-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4312954A (en) Sintered silicon carbide ceramic body
EP0187431B1 (en) Process for producing silicon aluminum oxynitride
CN106006584A (en) Preparation method of hexagonal boron nitride powder
CN110386593A (en) The method that the induction of amorphous precursor body synthesizes spherical boron nitride (BN) nano-powder
Panda et al. Carbothermal reduction of kaolinite under nitrogen atmosphere
JPS61151006A (en) Production of aluminum nitride powder
CN103938005A (en) Method for preparing ultra-fine grained titanium and titanium alloy from jet-milled titanium hydride powder
CN1696076A (en) Method for synthesizing alpha-phase silicon nitride powder by temperature-controlled combustion
CN101983947A (en) Novel method for synthesizing silicon nitride powder with high alpha phases by catalysis and nitridation
CN107285288A (en) The preparation method of nano silicon nitride powders
Vlasova et al. Features of SiAlON synthesis from kaolin
JPS6111886B2 (en)
CN103754839B (en) A kind of preparation method of nanocrystalline vanadium nitride powder
JPH0510282B2 (en)
JPS62100404A (en) Production of pulverous hexagonal boron nitride having high purity
JPS5839764B2 (en) Method for producing aluminum nitride powder
JPS5888107A (en) Continuous preparation of alpha-type silicon nitride
JPH03115109A (en) Boron nitride powder
JPS5891019A (en) Manufacture of aluminum nitride-base powder
JPS61168509A (en) Production of hexagonal boron nitride
JPH01179763A (en) Production of combined sintered body of boron nitride and silicon nitride
US3141737A (en) Method for the preparation of aluminum nitride refractory material
JPH0649565B2 (en) Method for producing α-type silicon nitride powder
JPS61201608A (en) Manufacture of high purity aluminum nitride powder
JPS6172606A (en) Production of hexagonal boron nitride with good sintering properties