[发明专利]用于制备氮化硼陶瓷粉末的方法

说明书

本发明提供了一种方法，其包括：引导组分的混合物通过反应器中的热区，所述反应器配置为接受氮源，其中所述组分包括(1)前体材料，其包括：硼源；和碳源；和(2)与前体材料组合的足量支承剂；在热区中加热组分；和使前体材料与氮源碳热反应以形成氮化硼陶瓷材料。

相关申请的交叉引用

本申请为2016年7月26日提交的标题为“METHODS FOR MAKING BORON NITRIDECERAMIC POWDER(制备氮化硼陶瓷粉末的方法)”的美国申请序列号62/366,863的非临时申请并要求其优先权，该申请以引用方式全文并入本文。

技术领域

概括地说，本公开涉及制备陶瓷粉末的系统和方法。更具体而言，本公开涉及与前体混合物组合使用支承剂(例如，硬化化合物)来碳热制备氮化硼粉末，由此经由支承剂向前体混合物提供(1)结构支承和(2)气体渗透性中的至少之一，从而得到较高产率的氮化硼陶瓷粉末产物。

背景技术

通过碳热合成，可以制备各种硼化物、氮化物和/或碳化物陶瓷粉末。然后可将陶瓷粉末加工成最终的陶瓷产品，用于广泛的应用。

发明内容

概括地说，本公开涉及制备陶瓷粉末的系统和方法。

更具体而言，本公开涉及与前体混合物组合采用支承剂(例如，硬化化合物)以在前体混合物经由碳热还原反应进行化学转化以形成陶瓷粉末产物(例如，氮化硼)时向前体混合物提供结构支承和/或气体渗透性。

与无支承剂的相同碳热还原反应相比，使用支承剂将实现提高的碳热制备氮化硼产率(例如，几乎不产生、产生很少或不产生残留的碳和/或碳化硼)。

在一个方面，提供了一种方法，其包括：引导组分的混合物通过反应器中的热区，其中所述反应器配置为接受氮源，其中所述组分包括：前体材料，其包括：硼源；和碳源；和与前体材料组合的足量支承剂，其中所述支承剂配置为为前体材料提供结构支承并取得渗透性前体材料；在热区中加热组分至足以使前体材料与氮源碳热反应的温度；使前体材料与氮源碳热反应以形成氮化硼陶瓷材料。

在一些实施例中，前体材料在引导步骤中呈固体形式。

在一些实施例中，反应器为碳热反应器。

在一些实施例中，通过反应步骤中支承剂的存在，氮化硼陶瓷材料配置为具有窄的粒度分布。

在一些实施例中，通过反应步骤中支承剂的存在，氮化硼陶瓷材料配置为具有大致均匀的板状颗粒形状。

在一些实施例中，氮源选自：含氮气态材料、氮气、氨以及它们的组合。

在一些实施例中，碳源选自：炭黑、石墨、焦炭、碳树脂以及它们的组合。

在一些实施例中，支承剂选自：正磷酸三钙、氧化铝、氧化钙、氧化镁、磷灰石、羟基磷灰石以及它们的组合。

在一些实施例中，硼源选自：氧化硼、硼酸以及它们的组合。

在一些实施例中，所述方法包括在加热步骤和碳热反应步骤中的至少之一期间引导氮源通过组分的混合物。

在一些实施例中，氮源配置为：吹洗气和吹扫气中的至少之一。

在一些实施例中，所述方法包括在加热步骤和碳热反应步骤中的至少之一期间引导包含氮源和载气的气态混合物通过组分的混合物。

在一些实施例中，气态混合物配置为：吹洗气和吹扫气中的至少之一。

在一些实施例中，载气选自：氩气和氦气。

在一些实施例中，载气配置在氮源的分压下以促进前体材料与氮源的碳热反应而形成氮化硼陶瓷材料。