硼化钙的应用

背景及概述^[1][2]

硼化钙黑色立方系晶体。相对密度2.3。不溶于水，微溶于浓硫酸。可与氟、氯、硝酸、过氧化氢等强氧化剂作用，与碱作用缓慢，但与氧化剂作用剧烈。制法：800℃下，以铝化钙还原硼酐，或硼酐与碳化钙作用可得。用途：用作高导铜脱氧剂、电子材料、合金等。高纯硼化钙CaB6是高科技新型材料，可用作核反应堆防中子辐射填序料、超导铜冶炼时的除氧提硫添加剂、超级轻质耐火材料、高级军工及国防工业用的硼钢等功用。

以往，该项材料及其生产技术只有国外少数几个发达国家(德、美、日)掌握，产品销售垄断现象非常严重，价格惊人。目前国外采用的是自蔓燃法这种化学方法生产高纯硼化钙，该方法污染大、安全系数小，需要有先进的化工生产工艺和保证环保要求的先进的生产设备，无疑将大大提高生产成本，再者，按此方法获得的产品存在产品质量不稳定，易挥发氧化的缺点。

制备^[3-4]

方法1：一种硼化钙的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、将粉末状的碳化硼和氧化钙按照摩尔比3∶2的比例混合；

B、将步骤A中的混合物在1700-1800℃的温度下在空气中烧结1-2小时，即可获得硼化钙。

方法2：硼化钙的制备方法包括如下步骤：

一、混料；将碳化硼与含钙原料按比例进行混合，其混合过程可使用各种常规的混合设备，混合时间根据原料的多少确定，一般不少于30-60分钟。该碳化硼可采用市售磨料级碳化硼。该含钙原料可为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、草酸钙中至少之一，其粒度规格为不大于325目，纯度不低于97％，其中碳化硼为粒度25～325目范围内的产品，其纯度不低于95％。根据实际情况，该混料中还可添加活化剂，其纯度不低于99％，粒度不大于352目。该活化剂可为碳粉及硼单质，其使用量不超过原料总量的5-8％，使用碳粉为活化剂时，可使用石墨、活性炭或其他碳粉。本实施例中，各原料的重量比例分别为碳化硼51-55份、含钙原料38-49份，活性剂0-25份。

二、压制成型；为便于反应过程中生成的气体能顺利排出，可通过模具及压机将混合后的原料压制成一定形状的料块，具体尺寸可根据后续的烧结设备而定，一般不大于100×100×100mm的中部带孔的方体或圆柱体。

三、真空或惰性气体的环境下烧结；将混料在真空或惰性气体的环境下进行高温烧结反应，该烧结设备可为感应炉或电阻炉等各种真空烧结设备，并于烧结前及烧结过程中均要保证一定的真空度，以利于及时排出空气及反应生成的气体。该烧结温度为1650-2000℃，烧结时间为5-8小时。

四、产品的后续处理；将步骤三中制得的物料进行简单分散后便可筛分得到硼化钙产品。必要时，制得的产品可进一步水洗及分级，以利于得到纯度和粒度更好的硼化钙产品。

应用^[5-8]

1）硼化钙陶瓷粉末，包括如下步骤：将氧化钙和硼粉均匀混合干燥，并放入高温反应炉中；高温反应炉加热处理前进行抽真空处理；在真空与惰性气体保护条件下，使氧化钙和硼粉高温反应；将六硼化钙陶瓷粉分离、提纯；将分离提纯的六硼化钙陶瓷粉末进行球磨处理，得到均匀分散的六硼化钙陶瓷粉末。本发明方法简单、易实现，制造成本低廉，所制备的六硼化钙陶瓷粉末颗粒小、分散均匀。

2）制备一种添加硼化钙的钢包喷补料，所述钢包喷补料包括以下重量份的组分：0＞粒度≥1mm的镁砂25～52份，1mm＞粒度≥3mm的镁砂25～52份，粒度为200目的镁砂18～28份，硼化钙1～2份，CA?50水泥0.5～5份，膨润土0.5～5份，硅酸钠1～8份，改性沥青0.5～7份。本发明所制备的钢包喷补料具有良好的抗氧化性与抗剥落性，且流动性好，使用寿命高，更适用于大型化的钢包使用。

3）制备一种六硼化钙增强的铝基复合材料。该制备方法以铝-硼中间合金和纯钙作为元素硼及钙的来源。制备方法是首先在熔炼炉中将铝-硼中间合金熔化并升温至900-1300℃，然后加入纯钙，保温并机械搅拌均匀后直接浇注成锭。利用该方法制备六硼化钙增强的铝基复合材料，工艺简单，成本低，制备的六硼化钙增强的铝基复合材料具有低电阻率、低线性热膨胀系数和高硬度等优点。

4）制备一种回转窑耐火材料，包括以下重量份的原料：包括以下重量份的原料：铝矾土70～80份，硅酸铝纤维1～3份，二氧化硅6～8份，六硼化钙3～6份，水8～10份，氮化锆6～12份。

本发明提出的回转窑耐火材料，以铝矾土为主要原料，材料成本低，获取方便的同时，铝矾土具有稳定性强的化学性能和良好的物理性能；加入硅酸铝纤维作为原料之间的缝隙填充料，热稳定性好且具有抗热震性能，具有优良的吸音性，有利于回转窑的消音；加入六硼化钙作为防氧化剂实现耐火材料的抗氧化效果，提高耐火材料的耐腐蚀性且性质稳定，同时，应用过程中不易燃且无毒性：加入氮化锆增强了耐火材料的耐磨和抗氧化效果，延长了使用寿命。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN200910071573.2高纯硼化钙的生产方法

[3] CN201210166757.9一种硼化钙的制备方法

[4] CN201610310837.5硼化钙的制备方法

[5] CN201410566210.7一种六硼化钙陶瓷粉末制备方法

[6] CN201711170473.6一种添加硼化钙的钢包喷补料及其制备方法

[7] CN201310165038.X一种六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法

[8]CN201910245999.9一种回转窑耐火材料