[發(fā)明專利]一種稀有金屬硼化物的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010964148.2
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112028083B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 彭寧
• 申請（專利權）人: 湖南澎越新材料有限公司
• 主分類號: C01B35/04
• 分類號: C01B35/04
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 胡昌國

本發(fā)明提供了一種稀有金屬硼化物的制備方法，首先將稀有金屬組分、硼組分及反應助劑按照一定比例混合后，壓片成型，在一定氣氛條件下經(jīng)多段焙燒后，按照一定的冷卻制度將焙燒產(chǎn)物冷卻，將制得的焙燒產(chǎn)物破碎，純化分離后得到純度較高、顆粒形貌規(guī)整、粒度分布較窄的稀有金屬硼化物粉末，本發(fā)明工藝流程簡單可靠，可實現(xiàn)稀有金屬硼化物的產(chǎn)業(yè)化制備。

技術領域

本發(fā)明涉及冶金材料技術領域，尤其涉及一種稀有金屬硼化物的制備方法。

背景技術

稀有金屬硼化物一般具有高熔點、高硬度、耐腐蝕的優(yōu)良性能，廣泛應用于材料表面噴涂、硬質合金陶瓷、高溫耐磨材料、高溫結構材料等領域。隨著社會發(fā)展與科技進步，稀有金屬硼化物材料的應用領域將進一步拓展，迫切需要一種具備產(chǎn)業(yè)化可行性的、高效簡便的制備方法。

目前，國內外對于Me-B系化合物的相關報道不多，主要集中在鎢硼、鉭硼、鋯硼、鉿硼等二元系化合物。主要合成方法包括高溫燒結、化學氣相沉積、高能球磨-燒結等。CN102285661B、CN102249688B、CN102285662B、CN102249686B等以氧化鎢、五氧化二鉭、氧化鉿、五氧化二鈮、氧化鋯等稀有金屬氧化物及碳化硼、氧化硼為原料，將反應物加酚醛樹脂固化后高溫燒結6～8小時，焙燒產(chǎn)物經(jīng)脫碳后得到產(chǎn)品。但由于相關專利的應用實例中均缺少相關產(chǎn)率、產(chǎn)品純度及其晶型的表征數(shù)據(jù)，由于硼化物無法直接由氧化物合成，可以推斷反應物體系中碳化硼添加量必須遠遠過量，方能保障硼化物的順利形成，氧化硼的加入會導致體系整體產(chǎn)率難以保障。CN201511030809.X直接以鎢粉及硼粉高溫燒結得到硼化鎢，由于硼化鎢產(chǎn)物物相眾多，該方法往往難以得到單一硼化鎢相。CN201710302166.2等人提出將鎢粉、無定型硼粉及熔鹽體系構建熔池來合成二硼化鎢的思路。該方法雖然能有效提高固相傳質效率，但氯化物熔鹽的引入對合成設備提出了更高的要求，同時，熔鹽相高溫下難以避免的進入硼化物相，易造成產(chǎn)品純度下降。CN201710736601.2提出了高溫球磨后燒結的思路，但工藝需用到長時間的高能球磨、等靜壓等處理方式，工藝能耗、成本較高，難以工業(yè)化應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是通過改進稀有金屬硼化物的合成方式，提出了多段焙燒-純化的思路，不僅可制備出純度較高的稀有金屬硼化物，而且工藝流程可操作性強，成本可控，利于實現(xiàn)大宗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種稀有金屬硼化物的制備方法，包括以下步驟：

A、制樣：將稀有金屬組分、硼組分與反應助劑均勻混合，其中硼組分與金屬組分的摩爾比為1:1～15:1，且稀有金屬組分與硼組分不同時為單質，反應助劑為還原性助劑，助劑的添加量為為硼鎢反應物總重量的0.05～0.5；并將混合均勻的反應粉末成型，時間為10～60min，成型壓力為10～100MPa，溫度為100～150℃；

B、焙燒：焙燒過程在還原氣氛下進行，分為三個階段，一個階段為緩慢升溫-保溫階段，緩慢升溫速率階段升溫速率為0.1～10℃/min，保溫溫度為400～1500℃，保溫時間為10～600min；第二階段為快速升溫-保溫階段，升溫速率為10～40℃/min，保溫溫度為1000～2000℃，保溫時間為20～600min；第三階段為程控冷卻階段，降溫速率控制在5～40℃/min；

C、破碎純化：焙燒產(chǎn)物經(jīng)破碎，得到粉末產(chǎn)物，粉末經(jīng)酸浸后清洗、烘干后得到目標產(chǎn)物。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟A中所述稀有金屬組分表達式為MeXn，其中Me為VB副族中釩、鈮、鉭及VII副族中鉻、鉬、鎢中的至少一種；X為氧、氯、或碳；n取值范圍為0～6，當n＝0時稀有金屬組分為金屬單質。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟A中所述硼組分為單質硼、碳化硼、氧化硼中的至少一種。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟A中所述的還原性助劑，為鋁粉、錫粉、鋅粉、鉍粉、鐵粉、鎂粉中的一種或多種。