2019-04-16 19:33:39

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编辑分类

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)、铟(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,热的浓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。

基本信息

  • 中文名

    硼化物

  • 外文名

    boride

  • 通式

    MmBn

  • 特点

    硬度和熔点很高

  • 制备方法

    直接化合法、金属热法等

  • 用途

    金属陶瓷、航空、高温材料等

折叠 编辑本段 简介

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TiB2、ZrB2和HfB2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。

折叠 编辑本段 硼化物的晶体结构

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。

折叠 编辑本段 硼化物的制备方法

制造难熔金属硼化物的主要方法是

金属和硼在高温下直接化合其反应式为

Me+B-→MeB

②用碳还原金属氧化物和硼酐的混合物为

2MeO+B2O3+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+B2O3+AI(Si,Mg)-→MeB+Al(Si,Mg)氧化物

④用碳化硼和碳还原金属氧化物为

4MeO+B4C+3C-→4MeB+4CO

⑤用硼还原难熔金属氧化物为

xMeO+2xB-→xMeB+(BO)x

折叠 编辑本段 硼化物的类型

折叠 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。

折叠 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。

折叠 二硼化铬

产品简介:熔点1760℃,抗氧化性能好,高温强度大。

折叠 六硼化钙

一、性质:

六硼化钙的分子式CaB6,是黑灰色粉末,溶点为2235℃,相对密度(15℃)2.33g/cm,硬度(莫氏)9,不溶于盐酸、氢氟酸稀硫酸。不溶于水,能被氯、氟、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:

1、用作镁碳砖中防氧化剂;

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

4、用作核工业防中子的新型材料;

5、用作居礼温度900K的自旋电子组件用的新型半导体材料;

6、用作制造三氯化硼(BCl3)和无定型硼的原料;

7、用作制造高纯度金属硼化物(TiB2、ZrB2、HfB2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(Ca3B2N4)和六方氮化物的混合物,用其生产性能优异的晶体立方氮化硼;

9、用作硼合金铸铁的脱硫除氧增硼剂;

10、用作硼钢的脱硫除氧增硼剂;

11、特殊钢材内的细晶剂。

折叠 编辑本段 硼化物的性质与用途

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。

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