立方氮化硼的合成方法
专利汇可以提供立方氮化硼的合成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 立方氮化 硼 的方法。选择LiNH2和LiH的混合物作触媒,粗制六方氮化硼为原料,预压成型后经高温高压合成,合成 温度 为1350～1800℃,合成压 力 为4.0～5.5GPa,合成时间为3～8分钟,用熔融 碳 酸钠提纯得到cBN,70～80目 破碎 强度在35 牛 顿以上。而且合成区宽、合成时间短、收率高。，下面是立方氮化硼的合成方法专利的具体信息内容。
技术领域：本发明属于立方氮化硼的方法。
背景技术：立方氮化硼(以下称cBN)是硬度仅次于与金刚石的 超硬材料。由于cBN具有比金刚石高的耐热冲击和抗氧化能力以及 不与铁族元素发生反应的化学惰性，可制成磨料、砂轮、油石等用于 高硬度铁系金属的加工。cBN刀具具有高硬度、不粘刀、加工精度高、 使用寿命长等优点，更适合材料的高速与精密加工，以满足现代工业 技术发展的需求。作为超硬磨料、磨具、刀具材料，cBN已在许多领 域获得应用。
自从1957年Wentorf首次合成cBN以来，cBN单晶粉末的合成 研究一直受到重视。高温高压触媒法是合成cBN的主要方法，并用 于产品的生产，在合成中触媒起到关键的作用。碱金属、碱土金属及 其氮化物可作触媒，但是用这些触媒材料合成的cBN微粉多、晶粒 发育不完全、晶形差、连晶和包裹体多、破碎强度低。三元氮硼化物 Li3BN3，Ca3B2N4，Mg3BN3，Sr3B2N4，Ba3B2N4等作触媒可以得到高强 度、杂质和包裹体少的透明cBN，但合成区窄、重复性差、产物粒度 细，不适合工业化生产。日本专利昭56-140013，昭56-140014公 开的题为“立方氮化硼的合成方法”中用Ca3B2N4与Li3N、Mg3N2， 或Li3BN3混合的触媒材料，得到了高强度、低杂质含量、等积形的 产物。但是，实际上该触媒对原料六方氮化硼(以下称hBN)的纯度 和结晶度要求高：当hBN纯度大于99.8％，氧化硼含量小于0.1％，石 墨化指数小于2时，可以得到高强度、透明的单晶产物；当hBN纯 度小于98％、氧化硼含量高于0.15％、石墨化指数大于3时只能得到 粒度小于300目的微粉级cBN，且转化率很低。
发明内容：本发明的目的是提供一种cBN的合成方法，通过选 择LiNH2和LiH的混合物作触媒，粗制hBN为原料，在较低的合成 压力和温度下合成高强度、透明、等积形的cBN，而且合成区宽、合 成时间短、收率高。在混合触媒中，LiNH2对cBN成核的贡献较大， 单独用LiNH2只能得到细颗粒的产物。LiH的加入有效地控制了成核 量，并促进cBN单晶的生长和发育。同时，LiH还对消除原料中氧 化硼杂质对cBN合成的影响，减少产物中包裹体和缺陷有重要作用。
本发明选择LiNH2和LiH的混合物作触媒，选择纯度96％～ 99.8％、氧化硼含量0.01％～0.48％、石墨化指数1～6的粗制六方氮化 硼作为合成原料，LiNH2和LiH按重量比6～12∶1混合后，再与hBN 原料按重量比1∶7～12混合均匀，预压成型后经高温高压合成，合成 温度为1350～1800℃，合成压力为4.0～5.5GPa，合成时间为3～8分钟， 用熔融碳酸钠提纯得到cBN，70～80目的破碎强度在35牛顿以上。
具体实施方式如下：
实施例1：将LiNH2与LiH按12∶1重量比混合后，再与纯度 96％，氧化硼含量0.48％，石墨化指数为6的hBN按重量比1∶12 混匀后压制成圆柱体装入管状石墨发热体中，经高压组装后，在6× 800吨六面顶压机上高温高压合成。合成压力4.0Gpa，温度1350℃， 合成时间5分钟。然后停止加热，卸压，取出样品。用熔融碳酸钠提 纯得到琥珀色、透明、等积形的cBN单晶粉末，cBN的转化率为15％， 粒度分布100～400目。
实施例2：将LiNH2与LiH按6∶1重量比混合后，再与纯度98％， 氧化硼含量0.2％，石墨化指数为4的hBN按1∶9重量比混合，按 实施例1相同的方法高温高压合成。合成压力4.5Gpa，温度1700℃， 合成时间5分钟。用熔融碳酸钠提纯得到琥珀色、透明、等积形cBN 单晶粉末，cBN的转化率为30％，粒度分布60～350目，其中140目 以粗占30％，70/80目样品的破碎强度为35牛顿。
实施例3：将LiNH2与LiH按9∶1重量比混合后，再与实施例 2中所用的hBN按重量比1∶7混合，按实施例1相同的方法高温高 压合成。合成压力4.7Gpa，温度1700℃，合成时间5分钟。提纯得 到琥珀色等积形cBN单晶粉末，cBN的转化率为35％，粒度分布 60～350目，其中140目以粗占45％，70/80目样品的破碎强度为35 牛顿。
实施例4：将LiNH2与LiH按10∶1重量比混合后，再与实施例 2中所用的hBN按重量比1∶8混合，按实施例1相同的方法高温高 压合成。合成压力5.0Gpa，温度1700℃，合成时间8分钟。提纯得 到琥cBN单晶粉末，cBN的转化率为40％，粒度分布60～350目，其 中140目以粗占50％，70/80目样品的破碎强度为37牛顿。
实施例5：将LiNH2与LiH按10∶1重量比混合后，再与纯度 99.8％，氧化硼含量0.01％，石墨化指数为1的hBN按重量比1∶8 混合，按实施例1相同的方法高温高压合成。合成压力5.5Gpa，温度 1800℃，合成时间3分钟。提纯得到琥cBN单晶粉末，cBN的转化 率为32％，粒度分布60～400目，其中140目以粗占40％，70/80目 样品的破碎强度为35牛顿。
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