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硼化物（硼與金屬形成的二元化合物）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-23

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硼化物

硼與金屬形成的二元化合物

硼與金屬、某些非金屬（如碳）形成的二元化合物。可用通式MmBn表示，一般為間充型化合物，不遵循化合價(jià)規(guī)則。除了鋅（Zn）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鎵（Ga）、銦（In）、鉈（Tl）、鍺（Ge）、錫（Sn）、鉛（Pb）、鉍（Bi）以外，其他金屬都能形成硼化物。它們都是硬度和熔點(diǎn)很高的晶體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熱的濃硝酸也不能將它溶解，可由元素直接化合，或用活潑金屬還原氧化物制取，用作耐火、研磨和超導(dǎo)材料。

基本信息

中文名	硼化物
外文名	boride
特點(diǎn)	硬度和熔點(diǎn)很高
用途	金屬陶瓷、航空、高溫材料等
通式	MmBn
制備方法	直接化合法、金屬熱法等

收起

簡(jiǎn)要介紹

硼（B）是輕元素，與過渡族金屬形成穩(wěn)定的硼化物，其中熔點(diǎn)高的是與ⅣA族、ⅤA族和ⅥA族元素形成的化合物。硼化物的晶體結(jié)構(gòu)是由硼原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。硼化物的化學(xué)穩(wěn)定性是以ⅣA至ⅥA依次序逐漸下降，最穩(wěn)定的硼化物有TiB、ZrB和HfB等。

人們對(duì)硼化物膜層的研究遠(yuǎn)不如氮化物和碳化物薄膜那么深入、充分。硬度上，硼化物與碳化物相當(dāng)，有些還略高一點(diǎn)。這是因?yàn)榕鸹锏墓矁r(jià)鍵程度比碳化物更高的緣故。但是，硼化物相當(dāng)脆，它的惰性很強(qiáng)，化學(xué)性能穩(wěn)定，因此它在某些領(lǐng)域中得到應(yīng)用。如作防護(hù)涂層和硬質(zhì)合金的涂層刀具。大多數(shù)的硼化物薄膜是用CVD法制備，但也有用反應(yīng)濺射和直接濺射法制取硼化物薄膜。

晶體結(jié)構(gòu)

在硼化物晶格中硼原子間形成以單鍵、雙鍵、網(wǎng)絡(luò)和空間骨架形式的結(jié)構(gòu)單元。隨著硼化物中硼相對(duì)含量的增加結(jié)構(gòu)單元越加復(fù)雜。（如圖所示）

硼原子在硼化物中的構(gòu)形

一般來說，硼原子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，越不易水解，而且抗氧化和抗氮化穩(wěn)定性也越強(qiáng)。

在過渡金屬硼化物中，金屬原子和硼原子間的化學(xué)鍵是電子結(jié)合，這樣硼原子轉(zhuǎn)變?yōu)閹д姷碾x子或原子骨架，同時(shí)硼原子之間還存在著共價(jià)鍵。

制備方法

制造難熔金屬硼化物的主要方法是

①金屬和硼在高溫下直接化合其反應(yīng)式為

Me+B—→MeB

②用碳還原金屬氧化物和硼酐的混合物為

2MeO+BO+5C—→2MeB+5CO

③鋁（硅、鎂）熱法，鋁或硅、鎂還原氧化物，使生成的金屬和硼進(jìn)一步相互作用為

MeO+BO+AI（Si，Mg）—→MeB+Al（Si，Mg）氧化物

④用碳化硼和碳還原金屬氧化物為

4MeO+BC+3C—→4MeB+4CO

⑤用硼還原難熔金屬氧化物為

xMeO+2xB—→xMeB+(BO)

主要類型

三溴化硼

產(chǎn)品簡(jiǎn)介：無色或稍帶黃色的發(fā)煙液體，有強(qiáng)烈的刺激性臭味。臨界溫度300℃，折射率1.5312。

二硼化鈦

產(chǎn)品簡(jiǎn)介：二硼化鈦為灰白色六方形晶體或粉末，無味。其熔點(diǎn)2980℃，密度4.5～4.52，硬度（Hi）3600。它具有優(yōu)良的抗氧化性及導(dǎo)電性能。平均粒徑D=4～8μm。

二硼化鉻

產(chǎn)品簡(jiǎn)介：熔點(diǎn)1760℃，抗氧化性能好，高溫強(qiáng)度大。

六硼化鈣

一、性質(zhì)：

六硼化鈣的分子式CaB，是黑灰色粉末，溶點(diǎn)為2235℃，相對(duì)密度（15℃）2.33g/cm ，硬度（莫氏）9，不溶于鹽酸、氫氟酸、稀硫酸。不溶于水，能被氯、氟、硝酸及過氧化氫等氧化劑所侵蝕，與堿反應(yīng)很慢。在常溫下，空氣中穩(wěn)定不易燃。具有半導(dǎo)體性質(zhì)和中子吸收性能、無毒性。

二、質(zhì)量：

B≥55.5% Ca≥30% C≤8%

粒度：20#～60# 、20#～80# 、100# 、325#～400#或按客戶要求生產(chǎn)

三、用途：

1、用作鎂碳磚中防氧化劑；

2、用作白云石炭和鎂白云石炭耐火材料的抗氧化、抗侵蝕和提高熱態(tài)強(qiáng)度的含硼添加劑；

3、用作高導(dǎo)銅提高強(qiáng)度的脫氧除氣劑和無氧銅、純銅鑄件的脫氧劑

4、用作核工業(yè)防中子的新型材料；

5、用作居禮溫度900K的自旋電子組件用的新型半導(dǎo)體材料；

6、用作制造三氯化硼（BCl）和無定型硼的原料；

7、用作制造高純度金屬硼化物（TiB、ZrB、HfB等）以及高純度硼合金（Ni-B、Co-B、Cu-B等）的原材料；

8、用作制造含觸媒劑鈣-硼氮化物（CaBN）和六方氮化物的混合物，用其生產(chǎn)性能優(yōu)異的晶體立方氮化硼；

9、用作硼合金鑄鐵的脫硫除氧增硼劑；

10、用作硼鋼的脫硫除氧增硼劑；

11、特殊鋼材內(nèi)的細(xì)晶劑。

性質(zhì)與用途

硼化物具有高電導(dǎo)、高熔點(diǎn)、高硬度和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)：硼化物有比較高的熱傳導(dǎo)性和強(qiáng)度，所以熱穩(wěn)定性比較好，硼化物在高溫下的抗氧化性能以第ⅣB族金屬硼化物為最好。

硼化物溶于熔融的堿中，稀土和堿土金屬的硼化物不受濕空氣或稀鹽酸的侵蝕，但溶于硝酸。幾乎所有硼化物都具有金屬的外觀和性質(zhì)，有高的電導(dǎo)和正的電阻溫度系數(shù)。Ti，Zr，Hf的硼化物比其金屬的導(dǎo)電性好。

硼化物的抗蠕變性很好，這對(duì)于要求材料在高溫下長(zhǎng)期工作，且能保持強(qiáng)度、抵抗變形、抵抗腐蝕、耐熱沖擊的燃?xì)廨啓C(jī)、火箭等來說，硼化物具有十分重要的意義。以硼化物、碳化物、氮化物為基的各種合金或金屬陶瓷，可用于制造火箭結(jié)構(gòu)元件、航空裝置元件、渦輪機(jī)部件、高溫材料試驗(yàn)機(jī)的試樣夾和儀器的部件、軸承和測(cè)量高溫硬度用的錐頭以及核能裝置的某些構(gòu)造件等。

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