專利名稱：一種納米氟硼酸鹽粉末的制備方法
技術領域：
本發明屬于粉末冶金制備領域，特別涉及一種納米氟硼酸鹽M(BF4)n粉末的制備方法。
背景技術：
在現有技術中，納米粉末是指平均粒徑在100nm以下的超細顆粒。由于它的體積小、粒子內的原子數目少、表面分布的原子多等原因，它的表面積效應、體積效應和小尺寸效應使它具有不同于常規塊狀和微粉材料的性能，在光、電、磁、熱和化學等方面均表現出奇異特性，在航空、航天、軍工、材料、冶金、化工、醫藥等領域具有許多新的、極為重要的應用價值，被譽為嶄新的新型功能材料。納米氟硼酸鹽粉末正是這種具有嶄新功能的新型功能材料。常規的氟硼酸鹽是一類重要的冶金與化學工業原料，它可作為樹脂整理催化劑、氧化抑制劑、阻燃劑、氣體助熔劑，用于非鐵金屬的精煉助熔劑、晶粒細化劑、涂料、氟化劑以及用作化學試劑等，也可作為溶劑用于輕金屬加工的表面處理。而納米氟硼酸鹽粉末，與常規氟硼酸鹽粉末相比，由于活性更大，不僅保留并改善了上述性能外，最新的研究還表明，納米氟硼酸鹽粉末還是極好的潤滑油極壓抗磨劑，含有氟硼酸鹽的潤滑油具有超強潤滑、減摩及抗磨功能。這個發現，不僅拓寬了氟硼酸鹽的應用領域，也給摩擦及潤滑技術研究注入了新的生機。
目前，工業上制備氟硼酸鹽最常用的是水溶液中酸堿中和法
或但由于氟硼酸鹽微溶于水或易溶于水，極易結晶長大，因此一般化學方法制得的氟硼酸鹽的粒徑為10-50μm，很難制備出納米級氟硼酸鹽粉末來。
高能球磨法是制備納米級粒子的另外一種方法，它是利用球磨機的轉動或振動，使其中的硬磨球對原料進行強烈的撞擊、研磨和攪拌，把粉末粉碎為納米級微粒的方法。高能球磨法適用于加工相對硬的、脆性的材料。由于高能球磨法制備納米粉末具有產量高、工藝簡單等優點，近年來已成為制備納米粉末的一種重要方法。但采用高能球磨法直接研磨氟硼酸鹽制備納米粉末是一項很困難的工作，經過長時間的研磨也只能得到300nm左右的粒子，并且長時間的研磨，磨球破損嚴重，導致磨料污染。

發明內容
本發明的目的在于提供了一種工藝、設備簡單、易控制、成本低、磨料無污染的納米級氟硼酸鹽粉末的制備方法。
根據上述目的，本發明的技術方案為利用BF3可以溶于某些有機溶劑(例如煤油)的特性，采用高能球磨工藝，在沒有水參與的情況下與無水氟化鹽粉末充分反應制得了納米級的氟硼酸鹽粉末，此方法避免了氟硼酸鹽在水中的結晶長大，制備出現有技術無法制得的納米級氟硼酸鹽粒子，粒徑達到50-80nm。
根據上述目的和技術方案，本發明工藝包括具體如下步驟1、首先將過量的干燥BF3溶于有機溶劑中；
2、然后取干燥的無水氟化鹽MFn粉末與上述BF3溶液按一定比例混合，MFn粉末與BF3的摩爾比為1∶1.1-1∶2.5，裝入密封的不銹鋼球磨罐中，配以不銹鋼磨球直徑mmφ5∶φ1∶φ0.2＝1∶3∶5，進行高能球磨50-70h，上述化學反應方程式是；3、上述反應完成后，利用磁場的作用除去不銹鋼球，吸濾并揮發掉過量的BF3和有機溶劑，便得到納米級的氟硼酸鹽粉末，粉末的粒徑可達50-80nm。
上述技術方案中有機溶劑為煤油，無水氟化鹽MFn粉末為CaF2、MgF2、KF、NaF、NH4F中的任一種。
上述具體技術方案的工作原理為1、本發明的關鍵點是采用無水氟化鹽MFn在一定的介質存在下與BF3在高能球磨機中能發生研磨化合，制備出了納米級的氟硼酸鹽M(BF4)n粉末，反應過程中不能有水參與，避免產物結晶長大。
2、將過量的干燥的BF3溶于有機溶劑中。BF3常溫下為無色氣體，帶有刺激性臭味，易溶于濃硫酸、濃硝酸、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，并放出熱量。考慮到毒性問題，本發明將BF3溶于煤油中。
3、取干燥的無水氟化鹽MFn粉末與上述BF3煤油溶液按一定比例混合，裝入密封的不銹鋼球磨罐中，配以不銹鋼磨球，進行高能球磨。在球磨過程中，氟化鹽粒子破碎，產生高能界面，加速了氟化鹽與BF3的化合反應，這種化合反應又在粒子內部產生新的晶格缺陷，加速了粒子的破碎，這兩種作用相互促進，相互加強，最終制得了納米級的氟硼酸鹽。
本發明與現有技術相比具有制備工藝、設備簡單、易控制、成本低、磨料無污染的優點。上述優點具體為本專利制備納米級氟硼酸鹽M(BF4)n的方法，利用了BF3可以溶于某些有機溶劑(例如煤油)的特性，采用高能球磨反應的方法，在沒有水的參與下制得了納米級的氟硼酸鹽粉末，避免了氟硼酸鹽在水中的結晶長大，制出了現有技術無法制得的納米級氟硼酸鹽粒子，并且實驗設備簡單，僅需要一臺高能球磨機，原料易得，成本低，制得的納米粒子粒徑為50-80nm。
具體實施例方式
采用本發明的制備方法，制備了5批納米氟硼酸鹽粉末，表1為本發明實施例所用原料和制備工藝參數表，同進列出了制得的納米氟硼酸鹽粉末的平均粒徑。其中1-5#為本發明實施例。
表1本發明制備納米級氟硼酸鹽粉末所用原料和制備工藝參數表

權利要求
1.一種納米氟硼酸鹽粉末的制備方法，其特征在于該方法包括如下具體步驟a、首先將過量的干燥的BF3溶于有機溶劑中；b、然后取干燥的無水氟化鹽MFn粉末與上述BF3溶液按一定比例混合，MFn粉末與BF3的摩爾比為1∶1.1-1∶2.5，裝入密封的不銹鋼球磨罐中，配以不銹鋼磨球直徑mmφ5∶φ1∶φ0.2＝1∶3∶5，進行高能球磨50-70h，上述化學反應方程式是c、上述反應完成后，利用磁場的作用除去不銹鋼球，吸濾并揮發掉過量的BF3和有機溶劑，便得到納米級的氟硼酸鹽粉末，粉末的粒徑可達50-80nm。
2.根據權利要求1所述的納米氟硼酸鹽粉末的制備方法，其特征在于有機溶劑為煤油。
3.根據權利要求1所述的納米氟硼酸鹽粉末的制備方法，其特征在于無水氟化鹽MFn粉末為CaF2.MgF2.KF、NaF、NH4F中的任一種。
全文摘要
本發明屬于粉末冶金制備領域，特別涉及一種納米氟硼酸鹽M(BF
文檔編號C01B35/00GK1803611SQ20061000186
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月25日 優先權日2006年1月25日
發明者柳學全, 李紅云, 任衛, 糜家鈴, 李 一, 霍靜, 李紅印, 黃乃紅 申請人:鋼鐵研究總院