立方氮化硼单晶提纯方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超硬材料合成技术领域,具体涉及一种立方氮化硼单晶提纯方法。
【背景技术】
[0002]在公知的技术中,现有立方氮化硼(CBN)通常是采用六方氮化硼(hBN)为原料在触媒参与下经过高温高压过程合成的,合成的产物中除了 CBN外,还有未转化的hBN、催化剂、石墨、白云石及叶腊石等材料,将合成棒浸泡并用摇床选矿法选出立方氮化硼精料,CBN精料中CBN含量大约95?98%,仍有残留的hBN和叶腊石,通常采用高温碱处理方法进行提纯,即用强碱氢氧化钠/氢氧化钾和CBN精料以2?4:1重量比混合,加温到300?350°C、3?4h反应溶解除掉hBN和叶腊石,然后用稀酸中和及水冲洗后得到纯净的CBN晶体。
[0003]这种提纯方法主要缺陷是:
O需要用大量的氢氧化钠/氢氧化钾强碱进行高温处理,需要大量的稀酸中和,资源耗量大,生产成本高;
2)煮碱过程中碱液融化后,挥发出来的碱液容易溅到操作者皮肤上,容易造成操作者身体腐蚀伤害,危害人体健康;
3)提纯工序时间长,每锅处理量小,不超过6Kg,需要大量人力和强体力劳动,且不适合工业化连续作业,费工费时,提纯生产效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种新的处理方法来取代高温碱,并且提供了一种简化生产工艺、降低成本,便于工业化连续作业,可控排放,不伤害人体,又能保证除掉立方氮化硼单晶中六方氮化硼及其他杂质。
[0005]本发明采用的技术方案为:一种立方氮化硼单晶提纯方法,包括以下步骤:
第一步,制备铵系盐配比:分别取水、氟化氢铵和铵盐助剂,并按照水:氟化氢铵:铵盐助剂=1:6?10:0.5?3进行配比;
第二步,反应分离:取制备的铵系盐混合液注入反应釜内,按立方氮化硼精料:混合液=1:1?2的重量配比加入常规摇床选矿法处理后的立方氮化硼精料,然后加热,在130?150°C温度条件下反应60?120min ;
第三步,过滤清洗:用自来水将第二步反应后的料液滤出,将滤出的立方氮化硼用清水冲洗干净,放入烘箱烘干即可。
[0006]进一步,所述的铵盐助剂为氟化氨、氯化铵、硫酸铵或硝酸铵。
[0007]本发明的立方氮化硼提纯方法,利用氟化氢铵、铵盐助剂和水的混合液在低于150°C的温度下与六方氮化硼和叶腊石发生反应,减少了化学药品的使用量,反应过程温度较低,可以在反应釜中大批量处理;排放受控,因而不会产生有毒气体,从而避免了提纯过程中大气污染,反应结束后,不会纯在大量的碱性液体出现,最后排放到废水中酸含量很少,相应减少了处理难度。
[0008]本发明的合成立方氮化硼的提纯方法与传统处理方法相比,不仅能够干净的除去六方氮化硼,同时对人体不会造成任何伤害,再者工序简单,提纯效率高,便于大规模工业化生产,产生的液体便于处理,不会对空气、水、土壤等环境造成危害,从而大大降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0009]下面为本发明的第一种实施例:
首先取水2 Kg、氟化氢铵20Kg、硫酸铵6Kg,注入容器中搅拌均匀,制成混合溶液,再将制备的混合溶液注入反应釜中内,取立方氮化硼含量为95%的精料18 Kg投入反应釜中,然后加热到140°C,保温1.5h,反应停止,在反应釜中加入自来水,将里面的混合物冲至到容器中,将滤出的立方氮化硼用清水冲洗干净,放入烘箱烘干即可得到纯净的立方氮化硼。经显微镜检查未发现杂质,晶体表面闪亮。
[0010]下面为本发明的第二种实施例:
首先取水3 Kg、氟化氢铵24 Kg、氟化铵8 Kg,注入容器中搅拌均匀,制成混合溶液,再将制备的混合溶液注入反应釜中内,取立方氮化硼含量为97%的精料20 Kg投入反应釜中,然后加热到150°C,保温2h,反应停止,在反应釜中加入自来水,将里面的混合物冲至到容器中,将滤出的立方氮化硼用清水冲洗干净,放入烘箱烘干即可得到纯净的立方氮化硼。经显微镜检查未发现杂质,晶体表面闪亮。
[0011]下面为本发明的第三种实施例:
首先取水4.2 Kg、氟化氢铵34 Kg、氯化铵4.2Kg,注入容器中搅拌均匀,制成混合溶液,再将制备的混合溶液注入反应釜中内,取立方氮化硼含量为96%的精料24 Kg,然后加热到150°C,保温1.5h,反应停止,在反应釜中加入自来水,将里面的混合物冲至到容器中,将滤出的立方氮化硼用清水冲洗干净,放入烘箱烘干即可得到纯净的立方氮化硼。经显微镜检查未发现杂质,晶体表面闪亮。
【主权项】
1.一种立方氮化硼单晶提纯方法,其特征在于:包括以下步骤: 第一步,制备铵系盐配比:分别取水、氟化氢铵和铵盐助剂,并按照水:氟化氢铵:铵盐助剂=1:6?10:0.5?3进行配比; 第二步,反应分离:取制备的铵系盐混合液注入反应釜内,按立方氮化硼精料:混合液=1:1?2的重量配比加入常规摇床选矿法处理后的立方氮化硼精料,然后加热,在130?150°C温度条件下反应60?120min ; 第三步,过滤清洗:用自来水将第二步反应后的料液滤出,将滤出的立方氮化硼用清水冲洗干净,放入烘箱烘干即可。2.根据权利要求1所述的一种立方氮化硼单晶提纯方法,其特征在于:所述的铵盐助剂为氟化氨、氯化铵、硫酸铵或硝酸铵。
【专利摘要】本发明提供了一种立方氮化硼单晶提纯方法,包括以下步骤:第一步,制备铵系盐配比:分别取水、氟化氢铵和铵盐助剂,并按照水:氟化氢铵:铵盐助剂=1:6~10:0.5~3进行配比;第二步,反应分离:取制备的铵系盐混合液注入反应釜内,按立方氮化硼精料:混合液=1:1~2的重量配比加入常规摇床选矿法处理后的立方氮化硼精料,然后加热,在130~150℃温度条件下反应60~120min;第三步,过滤清洗:用自来水将第二步反应后的料液滤出,将滤出的立方氮化硼用清水冲洗干净,放入烘箱烘干即可。本发明简化了生产工艺,降低成本,便于工业化连续作业,可控排放,不伤害人体,又能保证除掉立方氮化硼单晶中六方氮化硼及其他杂质。
【IPC分类】C01B21/064
【公开号】CN105016317
【申请号】CN201510495506
【发明人】张相法, 张奎, 位星
【申请人】郑州中南杰特超硬材料有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月13日