专利名称：一种纳米氟硼酸盐粉末的制备方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金制备领域，特别涉及一种纳米氟硼酸盐M(BF4)n粉末的制备方法。
背景技术：
在现有技术中，纳米粉末是指平均粒径在100nm以下的超细颗粒。由于它的体积小、粒子内的原子数目少、表面分布的原子多等原因，它的表面积效应、体积效应和小尺寸效应使它具有不同于常规块状和微粉材料的性能，在光、电、磁、热和化学等方面均表现出奇异特性，在航空、航天、军工、材料、冶金、化工、医药等领域具有许多新的、极为重要的应用价值，被誉为崭新的新型功能材料。纳米氟硼酸盐粉末正是这种具有崭新功能的新型功能材料。常规的氟硼酸盐是一类重要的冶金与化学工业原料，它可作为树脂整理催化剂、氧化抑制剂、阻燃剂、气体助熔剂，用于非铁金属的精炼助熔剂、晶粒细化剂、涂料、氟化剂以及用作化学试剂等，也可作为溶剂用于轻金属加工的表面处理。而纳米氟硼酸盐粉末，与常规氟硼酸盐粉末相比，由于活性更大，不仅保留并改善了上述性能外，最新的研究还表明，纳米氟硼酸盐粉末还是极好的润滑油极压抗磨剂，含有氟硼酸盐的润滑油具有超强润滑、减摩及抗磨功能。这个发现，不仅拓宽了氟硼酸盐的应用领域，也给摩擦及润滑技术研究注入了新的生机。
目前，工业上制备氟硼酸盐最常用的是水溶液中酸碱中和法
或但由于氟硼酸盐微溶于水或易溶于水，极易结晶长大，因此一般化学方法制得的氟硼酸盐的粒径为10-50μm，很难制备出纳米级氟硼酸盐粉末来。
高能球磨法是制备纳米级粒子的另外一种方法，它是利用球磨机的转动或振动，使其中的硬磨球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌，把粉末粉碎为纳米级微粒的方法。高能球磨法适用于加工相对硬的、脆性的材料。由于高能球磨法制备纳米粉末具有产量高、工艺简单等优点，近年来已成为制备纳米粉末的一种重要方法。但采用高能球磨法直接研磨氟硼酸盐制备纳米粉末是一项很困难的工作，经过长时间的研磨也只能得到300nm左右的粒子，并且长时间的研磨，磨球破损严重，导致磨料污染。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种工艺、设备简单、易控制、成本低、磨料无污染的纳米级氟硼酸盐粉末的制备方法。
根据上述目的，本发明的技术方案为利用BF3可以溶于某些有机溶剂(例如煤油)的特性，采用高能球磨工艺，在没有水参与的情况下与无水氟化盐粉末充分反应制得了纳米级的氟硼酸盐粉末，此方法避免了氟硼酸盐在水中的结晶长大，制备出现有技术无法制得的纳米级氟硼酸盐粒子，粒径达到50-80nm。
根据上述目的和技术方案，本发明工艺包括具体如下步骤1、首先将过量的干燥BF3溶于有机溶剂中；
2、然后取干燥的无水氟化盐MFn粉末与上述BF3溶液按一定比例混合，MFn粉末与BF3的摩尔比为1∶1.1-1∶2.5，装入密封的不锈钢球磨罐中，配以不锈钢磨球直径mmφ5∶φ1∶φ0.2＝1∶3∶5，进行高能球磨50-70h，上述化学反应方程式是；3、上述反应完成后，利用磁场的作用除去不锈钢球，吸滤并挥发掉过量的BF3和有机溶剂，便得到纳米级的氟硼酸盐粉末，粉末的粒径可达50-80nm。
上述技术方案中有机溶剂为煤油，无水氟化盐MFn粉末为CaF2、MgF2、KF、NaF、NH4F中的任一种。
上述具体技术方案的工作原理为1、本发明的关键点是采用无水氟化盐MFn在一定的介质存在下与BF3在高能球磨机中能发生研磨化合，制备出了纳米级的氟硼酸盐M(BF4)n粉末，反应过程中不能有水参与，避免产物结晶长大。
2、将过量的干燥的BF3溶于有机溶剂中。BF3常温下为无色气体，带有刺激性臭味，易溶于浓硫酸、浓硝酸、煤油、苯、四氯化碳或硝基苯等，溶于水且分解成硼酸和氟硼酸，并放出热量。考虑到毒性问题，本发明将BF3溶于煤油中。
3、取干燥的无水氟化盐MFn粉末与上述BF3煤油溶液按一定比例混合，装入密封的不锈钢球磨罐中，配以不锈钢磨球，进行高能球磨。在球磨过程中，氟化盐粒子破碎，产生高能界面，加速了氟化盐与BF3的化合反应，这种化合反应又在粒子内部产生新的晶格缺陷，加速了粒子的破碎，这两种作用相互促进，相互加强，最终制得了纳米级的氟硼酸盐。
本发明与现有技术相比具有制备工艺、设备简单、易控制、成本低、磨料无污染的优点。上述优点具体为本专利制备纳米级氟硼酸盐M(BF4)n的方法，利用了BF3可以溶于某些有机溶剂(例如煤油)的特性，采用高能球磨反应的方法，在没有水的参与下制得了纳米级的氟硼酸盐粉末，避免了氟硼酸盐在水中的结晶长大，制出了现有技术无法制得的纳米级氟硼酸盐粒子，并且实验设备简单，仅需要一台高能球磨机，原料易得，成本低，制得的纳米粒子粒径为50-80nm。
具体实施例方式
采用本发明的制备方法，制备了5批纳米氟硼酸盐粉末，表1为本发明实施例所用原料和制备工艺参数表，同进列出了制得的纳米氟硼酸盐粉末的平均粒径。其中1-5#为本发明实施例。
表1本发明制备纳米级氟硼酸盐粉末所用原料和制备工艺参数表
权利要求
1.一种纳米氟硼酸盐粉末的制备方法，其特征在于该方法包括如下具体步骤a、首先将过量的干燥的BF3溶于有机溶剂中；b、然后取干燥的无水氟化盐MFn粉末与上述BF3溶液按一定比例混合，MFn粉末与BF3的摩尔比为1∶1.1-1∶2.5，装入密封的不锈钢球磨罐中，配以不锈钢磨球直径mmφ5∶φ1∶φ0.2＝1∶3∶5，进行高能球磨50-70h，上述化学反应方程式是c、上述反应完成后，利用磁场的作用除去不锈钢球，吸滤并挥发掉过量的BF3和有机溶剂，便得到纳米级的氟硼酸盐粉末，粉末的粒径可达50-80nm。
2.根据权利要求1所述的纳米氟硼酸盐粉末的制备方法，其特征在于有机溶剂为煤油。
3.根据权利要求1所述的纳米氟硼酸盐粉末的制备方法，其特征在于无水氟化盐MFn粉末为CaF2.MgF2.KF、NaF、NH4F中的任一种。
全文摘要
本发明属于粉末冶金制备领域，特别涉及一种纳米氟硼酸盐M(BF
文档编号C01B35/00GK1803611SQ20061000186
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月25日 优先权日2006年1月25日
发明者柳学全, 李红云, 任卫, 糜家铃, 李 一, 霍静, 李红印, 黄乃红 申请人:钢铁研究总院