一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN105502404B(45)授权公告日2018.05.22(21)申请号201610046512.0(56)对比文件(22)申请日2016.01.22CN101570438A,2009.11.04,CN101823714A,2010.09.08,(65)同一申请的已公布的文献号CN102115080A,2011.07.06,申请公布号CN105502404AA.Alizadehetal..Synthesisofboron(43)申请公布日2016.04.20carbidepowderbyacarbothermic(73)专利权人东北大学reductionmethod.《JournaloftheEuropean地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3CeramicSociety》.2004,第24卷号巷11号审查员吴洋(72)发明人邢鹏飞李欣王帅都兴红高帅波李盼(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人李晴(51)Int.Cl.C01B32/991(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法(57)摘要本发明的目的在于针对目前碳化硼冶炼技术及其产品存在的不足之处，以及蓝宝石行业对高品质碳化硼的迫切需求，提出了一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法。该方法为将碳质还原剂和催化剂分别破碎成粉料；按照重量比例取硼酸粉、碳质还原剂粉、催化剂粉，再加适量水进行混料，搅拌后在高压压球机上压制成团块；将压制好的团块烘干，再放入矿热炉内冶炼，制备出碳化硼结晶大块；将碳化硼结晶大块破碎成小块进行分级，取高品质碳化硼结晶块即为产品。本发明不仅原料利用率高，生产成本低，节约了能源，原料挥发较少，极大降低了粉尘污染，而且生产的碳化硼纯度高、硬度高、密度大，高品质碳化硼产出率高，完全可以满足蓝宝石研磨的需求。CN105502404BCN105502404B权利要求书1/1页1.一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将碳质还原剂和催化剂分别破碎成粒度为≤3mm的粉料；(2)按照重量比例取硼酸粉、碳质还原剂粉、催化剂粉，再加适量水搅拌混料后，在高压压球机上压制成团块；其中，高压压球机的压制压力为8～50MPa；团块直径为25～50mm；(3)将压制好的团块烘干；(4)将已烘干的团块放入炉体可旋转的矿热炉内进行埋弧高温冶炼，制备出碳化硼结晶大块；其中，冶炼温度为1600～3000℃；冶炼时间为24～72h；(5)将碳化硼结晶大块破碎成20～80mm的小块，然后进行分级，取高品质碳化硼结晶块即为产品；所述步骤(3)中，烘干温度为50～500℃；烘干时间为2～24h；所述的高品质碳化硼纯度为96％～98％，硼碳比为3.9～4.2。2.根据权利要求1所述的一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法，其特征在于，所述碳质还原剂为石油焦、石墨、和/或煅后焦、和/或炭黑。3.根据权利要求1所述的一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法，其特征在于，所述催化剂为CaF2、CaCl2、KCl、NaCl中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中硼酸、碳质还原剂、催化剂的重量百分含量为：硼酸60～80％，石油焦5～25％，煅后焦0～10％，石墨5～25％，炭黑0～10％，催化剂0.5～5％。5.根据权利要求1所述的一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，矿热炉的旋转速度为15～60度/h。2CN105502404B说明书1/5页一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法技术领域[0001]本发明属于碳化硼原料生产制备领域，特别涉及一种高品质碳化硼结晶块的冶炼制备方法。背景技术[0002]蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)单晶，具有高硬度、耐磨性好、优异机械性能、光学性能和化学稳定性等优良特性，已被广泛地应用于红外军事装置、卫星空间技术和高强度激光的窗口材料。近年来，蓝宝石被广泛用作LED最理想的衬底材料，又开始逐步应用于高端手机领域，如手机屏幕、触控键以及镜头等。[0003]但是蓝宝石不论是用于LED或是手机领域等，都需要先将蓝宝石晶体切割成厚度为800μm左右的晶片，然后再通过研磨和抛光工序将蓝宝石加工成700μm左右的晶片。而研磨工序是蓝宝石关键环节，过去主要是采用不同粒度的金刚石粉进行研磨，但是由于金刚石价格昂贵且产量低，现在国内外逐渐采用价格相对低廉的碳化硼替代金刚石对蓝宝石进行研磨。[0004]碳化硼，分子式为B4C，为灰黑色粉末，是最硬的人造磨料之一。目前碳化硼工业生产的主要方法就是碳热还