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。