CN109252146B - 一种碱金属硅硼氢盐制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱金属硅硼氢盐制备方法，包括如下步骤：步骤一、将Sn、Al、Si混合的金属熔体以及碱金属氟化物、碱金属氟硼酸盐组成混合原料，并充入惰性气体，进行放电熔炼；将熔炼产物去除表面的无机物等杂质得到Sn基合金结晶样品；步骤二、将所述Sn基合金结晶样品放入含体积比占10‑20％氢气的惰性气体中放电熔炼；步骤三、将步骤二的熔炼产物放入醚类或醇类中，刮掉表面粉末，形成醚类或醇类溶液；步骤四、将步骤三的得到的醚类或醇类溶液进行超声振动、清洗，再取其澄清液进行重结晶提纯、封存。本发明提供了：通过Sn基金属熔体溶剂与氢化Na‑B‑Si制备硅硼氢化钠的方法，进而作为还原剂或者溶液主分突破了液相沉积制备铁族元素自溶性合金镀层的瓶颈。

Description

一种碱金属硅硼氢盐制备方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种碱金属硅硼氢盐制备方法。
背景技术
铁族元素(Fe、Co、Ni)与类金属(P、B、C、S等)构成的金属-类金属合金系镀层由于具有低成本和耐磨耐蚀性优异性能已经成为当前研究热点之一，其应用的研究屡见不鲜。Si元素的适当添加合金化，可望进一步提高金属-类金属合金镀层的热稳定性、耐蚀性能和抗自啮合性能。例如，(Fe、Co、Ni)-Si-B镀层体系。
但是，目前广泛应用的(Fe、Co、Ni)-Si-B自溶性合金主要采用等离子喷涂、激光熔覆、堆焊、感应熔覆、真空熔覆或非真空熔覆等技术手段制备涂层。与熔体急冷法相比，在NaBH4等液相沉积常采用的还原剂情况下，单盐或者络盐等Si盐还原电位很负，难以共沉积获得该镀层的问题。NaBH4中部分氢被硅替代的硅硼氢化钠可望同时在镀层中引入Si及B，获得(Fe、Co、Ni)-Si-B自溶性合金镀层。因此，很有必要研究发明一种制备碱金属硅硼氢盐制备方法。
铁族元素自溶性合金多采用真空熔覆、感应熔覆以及热喷涂等技术，未搜寻到化学镀及电镀等液相沉积方法制备的报道。(Fe、Co、Ni)与类金属(P、B、C、S等)构成的金属-类金属合金系镀层采用，但是尚未有含Si的合金镀层的研究。
而在NaBH4等作为液相沉积常用还原剂情况下，单盐或者络盐等Si盐还原电位很负，难以共沉积获得铁族元素自溶性合金镀层。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种碱金属硅硼氢盐制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种碱金属硅硼氢盐制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将Sn、Al、Si混合的金属熔体以及碱金属氟化物、碱金属氟硼酸盐组成混合原料，并充入惰性气体，进行放电熔炼；将熔炼产物去除表面的无机物等杂质得到Sn基合金结晶样品；
步骤二、将步骤一的得到的所述Sn基合金结晶样品放入含体积比占10-20％氢气的惰性气体中放电熔炼；
步骤三、将步骤二的熔炼产物放入醚类或醇类中，刮掉表面粉末，形成醚类或醇类溶液；
步骤四、将步骤三的得到的醚类或醇类溶液进行超声振动、清洗，再取其澄清液进行重结晶提纯、封存。
进一步地，所述步骤一具体包括：
将所述Sn、Al、Si混合的金属熔体以及碱金属氟化物、碱金属氟硼酸盐组成混合原料的放入真空电弧炉的坩埚之中；
将所述真空电弧炉合盖后抽真空至10-3Pa范围内，充氩气洗气，再次抽真空后，再冲氩气至0.05MPa；
开启所述真空电弧炉的电源引弧后固定熔炼电流约200A，所述混合原料渐渐熔化完全后，逐渐减小熔炼电流，保证所述坩埚表层温度约处于200℃-600℃范围内，减小碱金属的挥发；熔炼2-5分钟，进行两次。
进一步地，所述步骤二具体包括：
将所述真空电弧炉合盖后抽真空至10-3Pa范围内，充氩气洗气，再次抽真空后，再冲氢气、氩气混合气体至0.05MPa；
开启所述真空电弧炉的电源引弧后固定熔炼电流约200A，所述Sn基合金结晶样品渐渐熔化完全后，逐渐减小熔炼电流，保证所述坩埚表层温度约处于200℃-600℃范围内，减小碱金属的挥发；熔炼持续2-5分钟，进行两次。
进一步地，所述步骤三具体包括用机械手将乙醚倾倒于熔炼坩埚之中，保证淹没钮所述Sn基合金块结晶；
采用刮具在乙醚溶剂中刮擦掉所述Sn基合金块结晶表面的粉末，使得所述Sn基合金块结晶部分在所述乙醚溶剂中溶解形成乙醚溶液；
用吸管将所述乙醚溶液吸入玻璃器皿中，采用氩气封存；
本发明提供了：通过Sn基金属熔体溶剂与氢化Na-B-Si制备硅硼氢化钠的方法，进而作为还原剂或者溶液主分突破了液相沉积制备铁族元素自溶性合金镀层的瓶颈。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
本发明提出了一种碱金属硅硼氢盐制备方法：
S101、将Sn、Al、Si混合的金属熔体以及碱金属氟化物、碱金属氟硼酸盐组成混合原料，并充入惰性气体，进行放电熔炼；将熔炼产物去除表面的无机物等杂质得到Sn基合金结晶样品；
S101的熔炼具体操作为，将混合原料放入真空电弧炉的坩埚之中；
将真空电弧炉合盖后抽真空至10-3Pa范围内，充氩气洗气，再次抽真空后，再冲氩气至0.05MPa；
开启真空电弧炉的电源引弧后固定熔炼电流约200A，混合原料渐渐熔化完全后，实际操作时温度在600℃-800℃，再逐渐减小熔炼电流，保证坩埚表层温度约处于200℃-600℃范围内，减小碱金属的挥发；熔炼2-5分钟，进行两次，两次之间进行翻转。
S102将真空电弧炉合盖后抽真空至10-3Pa范围内，充氩气洗气，再次抽真空后，再冲氢气、氩气混合气体至0.05MPa；其中氢气占混合气体体积的10-20％；
开启真空电弧炉的电源引弧后固定熔炼电流约200A，Sn基合金结晶样品渐渐熔化完全后，逐渐减小熔炼电流，保证坩埚表层温度约处于200℃-600℃范围内，减小碱金属的挥发；熔炼持续2-5分钟，进行两次，之间进行翻转。
S103通过机械手将预先准备的乙醚倒入坩埚中以淹没S102的得到的Sn基合金块结晶，刮掉其表面粉末，使其在乙醚中部分溶解形成乙醚溶液；通过习惯将乙醚溶液吸入玻璃器皿中。
S104封闭玻璃器皿并超声清洗30分钟，取玻璃器皿中澄清液进行重结晶提纯，得到碱金属硅硼氢盐并使用氩气封存。
本发明适用于碱金属硅硼氢盐制备方法，尤其是硅硼氢锂、硅硼氢钾以及硅硼氢钠的制备，其中根据不同物质的制备，调整放电熔炼时的稳定，防止碱金属挥发。
以钠为例，S101中将Sn:Al:Si:NaF:NaBF4的摩尔比为10:3:1:6:2的混合原料置于真空电弧炉铜坩埚之中，原则上以确保NaF、NaBF4这两种化合物全部与Al反应、全部转化为Na3AlF6产物为准。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种碱金属硅硼氢盐制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将Sn、Al、Si混合的金属熔体以及碱金属氟化物、碱金属氟硼酸盐组成混合原料，并充入惰性气体，进行放电熔炼；熔炼具体操作为，将混合原料放入真空电弧炉的坩埚之中；
将真空电弧炉合盖后抽真空至10-3Pa范围内，充氩气洗气，再次抽真空后，再冲氩气至0.05MPa；
开启真空电弧炉的电源引弧后固定熔炼电流200A，混合原料渐渐熔化完全后，逐渐减小熔炼电流，保证坩埚表层温度处于200℃-600℃范围内，减小碱金属的挥发；熔炼2-5分钟，进行两次，两次之间进行翻转；
将熔炼产物去除表面的无机物杂质得到Sn基合金结晶样品；
步骤二、将真空电弧炉合盖后抽真空至10-3Pa范围内，充氩气洗气，再次抽真空后，再冲氢气、氩气混合气体至0.05MPa；其中氢气占混合气体体积的10-20％；
开启真空电弧炉的电源引弧后固定熔炼电流200A，Sn基合金结晶样品渐渐熔化完全后，逐渐减小熔炼电流，保证坩埚表层温度处于200℃-600℃范围内，减小碱金属的挥发；熔炼持续2-5分钟，进行两次，之间进行翻转；
步骤三、通过机械手将预先准备的乙醚倒入坩埚中以淹没步骤二得到的Sn基合金块结晶，刮掉其表面粉末，使其在乙醚中部分溶解形成乙醚溶液；通过吸管将乙醚溶液吸入玻璃器皿中；
步骤四、封闭玻璃器皿并超声清洗30分钟，取玻璃器皿中澄清液进行重结晶提纯，得到碱金属硅硼氢盐并使用氩气封存。
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