硼化物

硼与金属形成的二元化合物

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

②用碳还原金属 氧化物 和 硼酐 的 混合物 为

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

④用 碳化硼 和碳还原金属氧化物为

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:

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 中核集团 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 (BCl)和无定型硼的原料;

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 ;

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。

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。