硼与金属、某些非金属(如碳)形成的
二元化合物。可用通式MmBn表示,一般为间充型化合物,不遵循
化合价规则。除了锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)、镓(Ga)、(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)以外,其他金属都能形成硼化物。它们都是硬度和
熔点很高的
晶体,化学性质稳定,热的
硝酸也不能将它溶解,可由元素直接化合,或用活泼金属还原
氧化物制取,用作耐火、研磨和超导材料。
简要介绍
硼(B)是轻元素,与过渡族金属形成稳定的硼化物,其中熔点高的是与ⅣA族、ⅤA族和ⅥA族元素形成的化合物。硼化物的
晶体结构是由硼原子的结构特点决定的。硼化物的
化学稳定性是以ⅣA至ⅥA依次序逐渐下降,最稳定的硼化物有TiB、ZrB和HfB等。
人们对硼化物膜层的研究远不如氮化物和
碳化物薄膜那么深入、充分。硬度上,硼化物与碳化物相当,有些还略高一点。这是因为硼化物的
共价键程度比碳化物更高的缘故。但是,硼化物相当脆,它的惰性很强,化学性能稳定,因此它在某些领域中得到应用。如作防护涂层和硬质合金的涂层刀具。大多数的硼化物薄膜是用CVD法制备,但也有用反应溅射和直接溅射法制取硼化物薄膜。
晶体结构
在硼化物晶格中硼原子间形成以单键、双键、网络和空间骨架形式的结构单元。随着硼化物中硼相对含量的增加结构单元越加复杂。(如图所示)
一般来说,硼
原子结构越复杂,越不易
水解,而且抗氧化和抗氮化稳定性也越强。
在过渡
金属硼化物中,金属原子和硼原子间的
化学键是电子结合,这样硼原子转变为带正电的离子或原子骨架,同时硼原子之间还存在着
共价键。
制备方法
制造难熔金属硼化物的主要方法是
①金属和硼在高温下直接化合其反应式为
Me+B—→MeB
2MeO+BO+5C—→2MeB+5CO
③铝(硅、镁)热法,铝或硅、镁还原氧化物,使生成的金属和硼进一步相互作用为
MeO+BO+AI(Si,Mg)—→MeB+Al(Si,Mg)氧化物
4MeO+BC+3C—→4MeB+4CO
⑤用硼还原难熔金属氧化物为
xMeO+2xB—→xMeB+(BO)
主要类型
三溴化硼
产品简介:无色或稍带黄色的
发烟液体,有强烈的刺激性臭味。临界温度300℃,
折射率1.5312。
二硼化钛
产品简介:
二硼化钛为灰白色六方形
晶体或粉末,无味。其
熔点2980℃,密度4.5~4.52,硬度(Hi)3600。它具有优良的抗氧化性及导电性能。平均
粒径D=4~8μm。
二硼化铬
产品简介:熔点1760℃,抗氧化性能好,高温强度大。
六硼化钙
一、性质:
六硼化钙的分子式CaB,是黑灰色粉末,溶点为2235℃,相对密度(15℃)2.33g/cm ,硬度(
莫姓)9,不溶于
盐酸、
氢氟酸、
硫酸。不溶于水,能被氯、、
硝酸及
过氧化氢等
氧化剂所侵蚀,与碱反应很慢。在常温下,空气中稳定不易燃。具有半导体性质和中子吸收性能、无毒性。
二、质量:
B≥55.5% Ca≥30% C≤8%
粒度:20#~60# 、20#~80# 、100# 、325#~400#或按客户要求生产
三、用途:
2、用作
白云石炭和镁白云石炭耐火材料的抗氧化、抗侵蚀和提高热态强度的含硼添加剂;
3、用作高导铜提高强度的脱氧除气剂和
无氧铜、纯铜铸件的脱氧剂
5、用作居礼温度900K的
自旋电子组件用的新型半导体材料;
7、用作制造高纯度
金属硼化物(TiB、ZrB、HfB等)以及高纯度硼合金(Ni-B、Co-B、Cu-B等)的原材料;
8、用作制造含触媒剂钙-硼
氮化物(CaBN)和六方氮化物的
混合物,用其生产性能优异的
晶体氮化硼;
11、特殊钢材内的细晶剂。
性质与用途
硼化物具有高电导、高
熔点、高硬度和高稳定性的特点:硼化物有比较高的
热传导性和强度,所以热稳定性比较好,硼化物在高温下的抗氧化性能以第ⅣB族
金属硼化物为最好。
硼化物溶于熔融的碱中,稀土和
碱土金属的硼化物不受湿空气或
稀盐酸的侵蚀,但溶于
硝酸。几乎所有硼化物都具有金属的外观和性质,有高的电导和正的
电阻温度系数。Ti,Zr,Hf的硼化物比其金属的导电性好。
硼化物的抗蠕变性很好,这对于要求材料在高温下长期工作,且能保持强度、抵抗变形、抵抗腐蚀、耐热冲击的
燃气轮机、火箭等来说,硼化物具有十分重要的意义。以硼化物、
碳化物、
氮化物为基的各种合金或金属陶瓷,可用于制造火箭结构元件、航空装置元件、涡轮机部件、高温材料试验机的试样夹和仪器的部件、轴承和测量高温硬度用的锥头以及核能装置的某些构造件等。
参考资料
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