PL76371B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelslky Institut Abrazivov i Shlifovania, Leningrad (Zwiazek Socjalistycznych Republik Radzieckich) Sposób wytwarzania azotku boru o regularnym ukladzie krystalograficznym Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia azotku boru o regularnym ukladzie krystalo¬ graficznym.Dotychczas znane sa rozmaite sposoby wytwa¬ rzania regularnego azotku boru, polegajace zasad¬ niczo na tym, ze heksagonalny azotek boru ogrze¬ wa sie do temperatury powyzej 1000° C pod ci¬ snieniem powyzej 40 kbarów w obecnosci katali¬ zatora. Zazwyczaj jako katalizatory stosuje sie metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych lub ich azotki. Regularny azotek boru wytworzony w obecnosci takiego katalizatora nie zawsze wykazu¬ je wysoka wytrzymalosc, zwlaszcza nie utrzymu¬ je jej podczas eksploatacji lub przechowywania w wilgotnym srodowisku, czego przyczyna jest two¬ rzenie sie znacznych ilosci substancji ubocznych rozprzestrzenionych w ziarnach regularnego azot¬ ku boru, przy czym w szczególnosci ulegaja dzia¬ laniu wilgoci powstajace podczas procesu azotki metalu-katalizatora. Ponadto nalezy uwzglednic takze te okolicznosc, ze podczas wytwarzania na¬ rzedzi sciernych na osnowie regularnego azotku boru otrzymanego znanym sposobem, zachodzi czesciowe naruszenie struktury ziarn regularnego azotku boru, a tym samym narzedzia sciernego wskutek sklonnosci do utleniania sie zawartych w ziarnie azotków' metalu-katalizatora.Wedlug dotychczas stosowanej terminologii, sub¬ stancje ulatwiajace powstawanie regularnego a- zotku boru nazywa sie katalizatorami, jednakze 2 w produkcie koncowym, a mianowicie w regular¬ nym azotku boru nie wystepuja te katalizatory w nie zmienionej postaci, zatem w dalszej czesci opisu, substancje ulatwiajace powstawanie regu- 5 larnego azotku boru beda nazywane inicjatorami.Celem wynalazku jest realizacja takiego sposo¬ bu wytwarzania regularnego azotku boru, który umozliwialby otrzymywanie scierniwa na osnowie tego azotku, przy czym scierniwo to charakteryzo- !0 waloby sie wysoka wytrzymaloscia i odpornoscia w wilgotnym srodowisku.Dla osiagniecia tego celu nalezy rozwiazac za¬ gadnienie doboru takiego inicjatora, który w pro¬ cesie wytwarzania powoduje dodatkowo powsta- 15 wanie takich produktów ubocznych, które sa trwale w srodowisku wilgotnym i w podwyzszo¬ nej temperaturze.Sposób wytwarzania azotku boru o regularnym ukladzie krystalograficznym, droga ogrzewania w 20 temperaturze powyzej 1000° C pod cisnieniem po¬ wyzej 40 kbarów mieszaniny reakcyjnej, zawiera¬ jacej azotek boru o heksagonalnym ukladzie kry¬ stalograficznym i inicjator ulatwiajacy powstawa¬ nie regularnego azotku boru, polega wedlug wy- 26 nalazku na tym, ze jako inicjator stosuje sie je¬ den lub kilka borków metali alkalicznych i/lub borków metali ziem alkalicznych o takiej zawar¬ tosci boru, ze calkowita zawartosc boru w mie¬ szaninie reakcyjnej liczona jako zawartosc pier- 30 wiastkowego boru zwieksza sie co najmniej o 76 37176 371 wartosc 10% w stosunku do zawartosci stechio- metrycznej boru w heksagonalnym azotku boru.Stosowanie wspomnianych borków prowadzi do powstawania niehydrolizujacych produktów ubocz¬ nych, wskutek czego zwieksza sie wytrzymalosc mechaniczna i odpornosc w wilgotnych srodowi¬ skach polikrystalicznych agregatów scierniwa na osnowie regularnego azotku boru wytworzonego sposobem wedlug wynalazku.Korzystne jest stosowanie jako inicjatorów bor¬ ków magnezu i berylu w takiej ilosci, ze zawar¬ tosc w mieszaninie reakcyjnej zwieksza sie o war¬ tosc 20—55% w stosunku do zawartosci stechio- metrycznej boru w heksagi analnym azotku boru.Mieszanine zawierajaca heksagonalny azotek bo¬ ru i borki metali alkalicznych i/lub borki metali ziem alkalicznych nalezy przed wlasciwym pro¬ cesem ogrzac wstepnie do temperatury co naj¬ mniej 1000° C otrzymujac 6top, który po ochlo¬ dzeniu stosuje sie w sposobie wedlug wynalazku jako mieszanine reakcyjna.Ogrzewanie wstepne umozliwia skrócenie czasu trwania syntezy regularnego azotku boru srednio o 20—50%.Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie re¬ gularny azotek boru o skladzie tworzacym scier¬ niwo, zawierajace 90—98% regularnego azotku bo¬ ru, co najwyzej 1% heksagonalnego azotku boru, co najwyzej 9% nie ulegajacych hydrolizie borków, azotków i wolnego boru, przy czym co najmniej 80% scierniwa stanowia polikrystaliczne agregaty o budowie ziarnistej.W porównaniu ze znanymi materialami scier¬ nymi scierniwo to wykazuje wyzsza twardosc, wytrzymalosc mechaniczna i odpornosc w wilgot¬ nych srodowiskach.Scierniwo na osnowie regularnego azotku boru, wytworzonego sposobem wedlug wynalazku, sto¬ sowac mozna w rozmaitych narzedziach sciernych lub jako skladnik podstawowy past sciernych.Podane nizej przyklady objasniaja blizej sposób wedlug wynalazku.Przyklad I. Miesza sie razem 75% heksago¬ nalnego azotku boru i 25% borku magnezu otrzy¬ mujac mieszanine reakcyjna. Podana wyzej ilosc borku magnezu podwyzsza calkowita zawartosc boru w mieszaninie reakcyjnej o 24% w stosunku do zawartosci stechiometrycznei boru w heksa¬ gonalnym azotku boru.Mieszanine reakcyjna miesza sie w komorze urzadzenia umozliwiajacego wytworzenie warun¬ ków wysokiego cisnienia i wysokiej temperatury.Mieszanine te pod cisnieniem 65 kbarów i w tem¬ peraturze 1600° C utrzymuje sie w komorze w ciagu 3 minut Otrzymane scierniwo zawiera 93,0% regularnego azotku boru, 1,0% heksagonalnego azotku boru i 6,0% szescioborku magnezu i boru, odpornych w srodowisku wilgotnym.Przyklad II. Postepuje sie analogicznie jak w przykladzie I, z tym, ze zamiast borku magne¬ zu stosuje sie czteroborek magnezu, co zwieksza calkowita zawartosc boru w mieszaninie reakcyj- nei o 49% w stosunku do zawartosci stechiome- trycznej boru w heksagonalnym azotku boru. O- trzymane scierniwo zawiera 90,0% regularnego azotku boru, 1,0% heksagonalnego azotku bora i 9,0% szescioborku magnezu i boru.Przyklad III* Postepuje sie analogicznie jak w przykladzie 1, z tym, zie zamiast borku magne- 5 zu stosuje sie borek berylu o wzorze Be2B co zwieksza calkowita zawartosc boru w mieszaninie reakcyjnej o okolo 29% w stosunku dó zawartosci stechiometrycznej boru w heksagonalnym azotku boru. io Przyklad IV. Postepuje sie analogicznie jak w przykladzie I, z tym, ze zamiast borku mag¬ nezu stosuje sie borek berylu o wzorze BeB2, co zwieksza calkowita zawartosc boru w mieszani¬ nie reakcyjnej o okolo 54% w stosunku do zawar- 15 tosci stechiometrycznej boru w heksagonalnym a- j, zotkuboru. i Przyklad V. Postepuje sie analogicznie jak w \ przykladzie I, z tym, ze zamiast borku magnezu stosuje sie borek litu o wzorze LiB. 20 Przyklad VI. Postepuje sie analogicznie jak w przykladzie V, z tym, ze zamiast borku litu stosuje sie borek wapnia o wzorze CaB6.Przyklad VII. Mieszanine zawierajaca 70% heksagonalnego azotku boru i 30% borku magnezu 2* ogrzewa sie w piecu do temperatury 1000° C w ciagu 3 minut. Otrzymany stop, po ochlodzeniu stanowi mieszanine reakcyjna, która ogrzewa sie pod cisnieniem 50 kbarów w temperaturze 1500° C w ciagu 1,5 minuty. Otrzymane scierniwo zawiera 30 94,8% regularnego azotku boru, 0,7% heksagonal¬ nego azotku boru i 4,5% szescioborku magnezu i boru, nie ulegajacych hydrolizie.Scierniwa na osnowie azotku boru wytworzone¬ go wedlug przykladów I—VII zawieraja co naj- 35 mniej 80% polikrystalicznych agregatów o budo¬ wie ziarnistej. Scierniwo o granulacji ziarna 125—100 mikronów wykazujace wytrzymalosc na sciskanie równe 420 g, utrzymywane w wilgotnym powietrzu w ciagu 20 dób wykazuje po tym okre- 40 sie wytrzymalosc na sciskanie równa 395 g.Scierniwo na osnowie regularnego azotku boru, wytworzone sposobem wedlug wynalazku, wyko¬ rzystuje sie przy wytwarzaniu rozmaitych narze¬ dzi sciernych takich jak tarcze szlifierskie, oselkd, 45 papiery i plótna scierne na róznych podlozach.Ponadto mozna wytwarzac równiez pasty szlifier¬ skie zawierajace co najmniej 50% podstawowego skladnika, a mianowicie tego scierniwa. 50 PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. l. Sposób wytwarzania azotku boru o regular¬ nym ukladzie krystalograficznym, droga ogrzewa- 55 nia w temperaturze powyzej 1000° C pod cisnie¬ niem powyzej 40 kbarów mieszaniny reakcyjnej zawierajacej azotek boru o heksagonalnym ukla¬ dzie krystalograficznym i inicjator ulatwiajacy powstawanie regularnego azotku boru, znamienny oo tym, ze jako inicjator stosuje sie jederr lub kilka borków metali alkalicznych i/tub borków metali ziem alkalicznych o takiej zawartosci boru, ze calkowita zawartosc boru w mieszaninie reakcyj¬ nej liczona jako zawartosc pierwiastkowego boru 05 zwieksza sie co najmniej o wartosc 10% w stosun-7*371 ku do zawartosci stechlometrycznej boru w heksa¬ gonalnym azotku boru.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako inicjator stosuje sie borek magnezu w takiej ilosci, ze zawartosc boru w mieszaninie reakcyjnej zwieksza sie o wartosc 20—55% w stosunku do zawartosci stechiometrycznej boru w heksagonal¬ nym azotku boru.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze .jako inicjator stosuje sie borek berylu w takiej 10 ilosci, ze zawartosc boru w mieszaninie reakcyj¬ nej zwieksza sie o wartosc 20—55% w stosunku do zawartosci stechiometrycznej boru w heksago¬ nalnym azotku boru.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze mieszanine zawierajaca heksagonalny azotek boru i borki metali alkalicznych i/lub borki meta¬ li ziem alkalicznych przed wlasciwym procesem ogrzewa sie wstepnie do temperatury co najmniej 1000° C otrzymujac stop, który po ochlodzeniu stosuje sie jako mieszanine reakcyjna. CZYTELNIA Urzedu Patentowego PL PL