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一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2014-05-22
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-09-10
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2015-12-30
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2034-05-22
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201410219062.1 申请日 2014-05-22
公开/公告号 CN103979567B 公开/公告日 2015-12-30
授权日 2015-12-30 预估到期日 2034-05-22
申请年 2014年 公开/公告年 2015年
缴费截止日
分类号 C01B35/04 主分类号 C01B35/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 GB861743A、CN102009982A、CN102689907A、CN103754871A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 安徽工业大学 当前专利权人 安徽工业大学
发明人 冉松林、周黎明、魏雅男、李杰、林新媛、孙朔 第一发明人 冉松林
地址 安徽省马鞍山市花山区湖东路59号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省马鞍山市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
南京知识律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
蒋海军
摘要
本发明公开了一种CrB或CrB2粉体的制备方法,属于陶瓷粉体制备技术领域。该制备方法是将摩尔比为1:4或1:6的氧化铬和无定形硼粉与一定量的熔盐混合均匀后,在惰性气体保护下在800~1100℃下热处理0.5~2h得到CrB或CrB2粉体。反应产生的副产物三氧化二硼和熔盐可通过用热水浸润溶解的方法去除。本发明方法合成温度低,合成周期短,采用的生产工艺简单、成本低廉、适合批量生产。所制备出的CrB或CrB2粉体可用于制备结构陶瓷和耐磨、抗高温氧化涂层等。
  • 摘要附图
    一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法
  • 说明书附图:图1
    一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法
  • 说明书附图:图2
    一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法
  • 说明书附图:图3
    一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法
  • 说明书附图:图4
    一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2015-12-30 授权
2 2014-09-10 实质审查的生效 IPC(主分类): C01B 35/04 专利申请号: 201410219062.1 申请日: 2014.05.22
3 2014-08-13 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)首先将Cr2O3、B粉和熔盐按比例进行配比,并放入球磨机中干磨混合;所述熔盐为NaCl、KCl、MgCl2、LiCl中的一种或几种混合;熔盐的质量为Cr2O3与B粉总质量的5~20倍;Cr2O3与B粉的摩尔比为1:4或1:6;
(2)将步骤(1)得到的混合粉体放入氧化铝坩埚中,在惰性气体保护下热处理后自然冷却,得到B2O3、熔盐以及CrB或CrB2的混合物;所述热处理温度为800~1100℃,热处理时间为0.5~2h;
(3)将步骤(2)得到的混合物放入60~90℃的去离子水中并进行搅拌,当反应生成的B2O3及熔盐溶解后,通过过滤分离得到沉淀物,将该沉淀物经过水洗、醇洗、干燥后即可得到CrB或CrB2粉体。

2.如权利要求1所述的一种低温制备CrB粉体的方法,其特征在于,所述步骤(1)中的熔盐为NaCl与KCl按摩尔比1:1进行配比得到的混合物,该熔盐的质量为Cr2O3与B粉总质量的10倍,Cr2O3与B粉的摩尔比为1:4;所述步骤(2)热处理温度为900℃,热处理时间为1h;所述步骤(3)中的去离子水温度为60℃。

3.如权利要求1所述的一种低温制备CrB2粉体的方法,其特征在于,所述步骤(1)中的熔盐为NaCl与KCl按摩尔比1:1进行配比得到的混合物,该熔盐的质量为Cr2O3与B粉总质量的10倍,Cr2O3与B粉的摩尔比为1:6;所述步骤(2)热处理温度为900℃,热处理时间为1h;所述步骤(3)中的去离子水温度为60℃。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于陶瓷粉体制备技术领域,具体涉及一种CrB或CrB2粉体的制备方法,其可用于制备结构陶瓷和耐磨、抗高温氧化涂层。

背景技术

[0002] CrB与CrB2是一类非常硬的金属化合物,其耐磨性极好,具有优良的抗高温氧化性能,在1300℃以下具有良好的抗热震能力,耐强酸且具有较高的中子吸收截面,广泛用作耐磨涂层、耐腐蚀涂层、核反应堆中的中子吸收涂层和作为金属或陶瓷基复合材料的强韧相。
[0003] 传统的合成方法是利用过量的硼酸与氧化铬加碳黑在高温氢气炉中反应,其反应温度高,能耗大、工艺复杂且所得产品不够稳定。后续发展的自蔓延燃烧法虽然能耗小,但污染大,安全系数小,所需设备复杂,产品质量也不稳定。鲍迎全等人采用碳化硼、金属铬和含碳添加剂为原料,通过在真空电阻炉中电熔融冶炼的方法制备了高纯硼化铬粉体,其质量稳定(中国发明专利申请号:201010606506)。但该法温度高达2000-2400℃,无疑提高了其生产成本。
[0004] 从以上分析可知,目前CrB或CrB2粉体的制备方法普遍存在一些不足,极大地限制了其应用范围。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种工艺简单、成本低廉、低温下制备CrB或CrB2粉体的方法。
[0006] 为了解决以上技术问题,本发明是通过以下技术方案予以实现的。
[0007] 本发明提供了一种制备CrB或CrB2粉体的方法,该方法包括以下步骤:
[0008] (1)首先将氧化铬(Cr2O3)、硼(B)粉和熔盐按比例进行配比,并放入球磨机中干磨混合;所述熔盐为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化镁(MgCl2)、氯化锂(LiCl)中的一种或几种混合;熔盐的质量为Cr2O3与B粉总质量的5~20倍;当制备CrB时,Cr2O3与B粉的摩尔比为1:4;当制备CrB2时,Cr2O3与B粉的摩尔比为1:6;
[0009] (2)将步骤(1)得到的混合粉体放入氧化铝坩埚中,在惰性气体保护下热处理一段时间后自然冷却,得到CrB(或CrB2)、B2O3和熔盐的混合物;所述热处理温度为800~1100℃,处理时间为0.5~2h;
[0010] (3)将步骤(2)得到的混合物放入60~90℃的去离子水中并进行搅拌,当反应生成的B2O3及熔盐溶解后,通过过滤分离得到沉淀物,将该沉淀物经过水洗、醇洗、干燥后即可得到CrB(或CrB2)粉体。
[0011] 在制备CrB粉体时,作为一种优化,所述步骤(1)中的熔盐为NaCl与KCl按摩尔比1:1进行配比得到的混合物,该熔盐的质量为Cr2O3与B粉总质量的10倍,Cr2O3与B粉的摩尔比为1:4;所述步骤(2)热处理温度为900℃,热处理时间为1h;所述步骤(3)中的去离子水温度为60℃。
[0012] 在制备CrB2粉体时,作为一种优化,所述步骤(1)中的熔盐为NaCl与KCl按摩尔比1:1进行配比得到的混合物,该熔盐的质量为Cr2O3与B粉总质量的10倍,Cr2O3与B粉的摩尔比为1:6;所述步骤(2)热处理温度为900℃,热处理时间为1h;所述步骤(3)中的去离子水温度为60℃。
[0013] 与现有技术相比,本发明具有以下技术效果。
[0014] (1)本发明工艺简单,无需传统固相法所需的成型过程,无需特殊设备,适合批量生产。
[0015] (2)本发明通过改进传统的硼热还原法来制备CrB或CrB2粉体。传统的硼热 法为固相反应,物质扩散速率较慢,一般要求B过量才能完全将原料中的Cr2O3反应完全。同时,为获得纯相CrB或CrB2,必须让过量B与前期生成物B2O3反应生成气相B2O2,而这需要1500℃以上的高温处理,相应的反应方程式为2Cr2O3+10B=4CrB+3B2O2或2Cr2O3+14B=
4CrB2+3B2O2。在本发明中,通过加入熔盐给固相物质提供一个液相的反应环境,加速了物质的扩散,无需B过量就可完全将Cr2O3反应完全。在本发明中,当Cr2O3与B的摩尔比为1:4或1:6时就可获得CrB或CrB2纯相,相应的反应方程式为Cr2O3+4B=2CrB+B2O3或Cr2O3+6B=2CrB2+B2O3,反应生成的B2O3可通过热水浸润的方法溶出。相比传统的硼热还原法,B原料成本分别降低了20%和14.3%。另外,熔盐的引入显著降低了反应温度,缩短了反应时间,有效地降低了生产能耗。
[0016] (3)在本发明中,一方面由于合成温度仅为800~1000℃,另一方面熔盐对所生成CrB或CrB2颗粒有一定的阻隔作用,晶粒长大受到抑制,所得CrB或CrB2粉体平均粒径小于0.5μm。

实施方案

[0021] 为了进一步了解本发明的技术内容,以下结合附图和实施例详述本发明,但本发明不局限于下述实施例。
[0022] 实施例1
[0023] 将氧化铬(Cr2O3)与无定形B粉按摩尔比为1:4的比例进行配比得到粉 体1;将NaCl与KCl按摩尔比为1:1的比例进行配比得到粉体2;将粉体1与粉体2按质量比1:10的比例在球磨机中干磨混合1h后得到粉体3;将粉体3置于氧化铝坩埚中,在流动Ar气保护下加热至900℃并保温1h,自然冷却到室温后得到粉体4;将粉体4浸入60℃蒸馏水中并持续搅拌1h,经真空抽滤分离得到沉淀物;将沉淀物用60℃蒸馏水洗涤两次后用乙醇洗涤一次,60℃干燥8h后得到CrB粉体。
[0024] 图1为本实施例所制备CrB粉体的XRD图谱,该图谱表明,所制备的CrB粉体为纯相,未有其它杂质相。图2为本实施例所制备CrB粉体的SEM照片,可以看出,其晶粒尺寸较小,平均粒径小于0.5μm。
[0025] 实施例2
[0026] 将氧化铬(Cr2O3)与无定形B粉按摩尔比为1:6的比例进行配比得到粉体1;将NaCl与KCl按摩尔比为1:1的比例进行配比得到粉体2;将粉体1与粉体2按质量比1:10的比例在球磨机中干磨混合1h后得到粉体3;将粉体3置于氧化铝坩埚中,在流动Ar气保护下加热至900℃并保温1h,自然冷却到室温后得到粉体4;将粉体4浸入60℃蒸馏水中并持续搅拌1h,经真空抽滤分离得到沉淀物;将沉淀物用60℃蒸馏水洗涤两次后用乙醇洗涤一次,60℃干燥8h后得到CrB2粉体。
[0027] 图3为本实施例所制备CrB2粉体的XRD图谱,该图谱表明,所制备CrB2粉体为纯相,未有其它杂质相。图4为本实施例所制备CrB2粉体的SEM照片,可以看出,其晶粒尺寸较小,平均粒径小于0.5μm。
[0028] 实施例3
[0029] 将氧化铬(Cr2O3)与无定形B粉按摩尔比为1:4的比例进行配比得到粉体1;将粉体1与LiCl按质量比1:20的比例在球磨机中干磨混合1h后得到粉 体2;将粉体2置于氧化铝坩埚中,在流动Ar气保护下加热至800℃并保温2h,自然冷却到室温后得到粉体3;将粉体3浸入80℃蒸馏水中并持续搅拌1h,经真空抽滤分离得到沉淀物;将沉淀物用80℃蒸馏水洗涤两次后用乙醇洗涤一次,60℃干燥8h后得到CrB粉体。
[0030] 实施例4
[0031] 将氧化铬(Cr2O3)与无定形B粉按摩尔比为1:6的比例进行配比得到粉体1;将粉体1与MgCl2按质量比1:20的比例在球磨机中干磨混合1h后得到粉体2;将粉体2置于氧化铝坩埚中,在流动Ar气保护下加热至800℃并保温2h,自然冷却到室温后得到粉体3;将粉体3浸入80℃蒸馏水中并持续搅拌1h,经真空抽滤分离得到沉淀物;将沉淀物用80℃蒸馏水洗涤两次后用乙醇洗涤一次,60℃干燥8h后得到CrB2粉体。
[0032] 实施例5
[0033] 将氧化铬(Cr2O3)与无定形B粉按摩尔比为1:4的比例进行配比得到粉体1;将粉体1与KCl按质量比1:5的比例在球磨机中干磨混合1h后得到粉体2;将粉体2置于氧化铝坩埚中,在流动Ar气保护下加热至1100℃并保温0.5h,自然冷却到室温后得到粉体3;将粉体3浸入90℃蒸馏水中并持续搅拌1h,经真空抽滤分离得到沉淀物;将沉淀物用90℃蒸馏水洗涤两次后用乙醇洗涤一次,60℃干燥8h后得到CrB粉体。
[0034] 实施例6
[0035] 将氧化铬(Cr2O3)与无定形B粉按摩尔比为1:6的比例进行配比得到粉体1;将粉体1与NaCl按质量比1:5的比例在球磨机中干磨混合1h后得到粉体2;将粉体2置于氧化铝坩埚中,在流动Ar气保护下加热至1100℃并保温0.5h,自然冷却到室温后得到粉体3;将粉体3浸入90℃蒸馏水中并持续搅拌 1h,经真空抽滤分离得到沉淀物;将沉淀物用90℃蒸馏水洗涤两次后用乙醇洗涤一次,60℃干燥8h后得到CrB2粉体。

附图说明

[0017] 图1为实施例1制得的CrB粉体的X射线衍射(XRD)图谱。
[0018] 图2为实施例1制得的CrB粉体的扫描电子显微镜(SEM)照片。
[0019] 图3为实施例2制得的CrB2的X射线衍射(XRD)图谱。
[0020] 图4为实施例1制得的CrB2粉体的扫描电子显微镜(SEM)照片。
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