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碳化硼、氮化硼

发布时间:2017-04-24 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:707

1.碳化硼

【别名】人造金刚石

【英文名】boron carbide

【结构式】B4C

【分子量】55.26

【物化性质】灰黑色粉末。相对密度2.52,熔点2350℃,沸点>3500℃。与酸、碱溶液不起反应,具有高化学位、中子吸收、耐磨及半导体导电性。是对酸最稳定的物质之一,在所有浓或稀的酸或碱水溶液中都稳定。用硫酸氢氟酸的混合酸处理后,在空气中800℃煅烧21h,可完全分解并形成三氧化二硼。未经处理的则稳定。在氧气中加热至1000℃时缓慢氧化而形成二氧化碳三氧化二硼。当有一些过渡金属及其碳化物共存时,有特殊的不稳定性。在1000~1100℃条件下元素周期表中第Ⅳ副族、第V副族和第Ⅵ副族过渡金属与碳化硼粉末强烈反应形成金属硼化物。在硝酸存在下用氢氧化钠氢氧化钾碳酸钠碳酸钾熔融时,碳化硼容易分解和制成溶液。

【质量标准】机械行业标准《普通磨料碳化硼》JB/T 3294-2005

注:1.粗磨粒F4~F220粒度组成应符合GB/T2481.1的规定。

2.微粉F230~F1200粒度组成应符合GB/T2481.2的规定。

【用途】用于硬质合金、蓝宝石等硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光,金属硼化物的制造以及冶炼硼钢、硼合金和特殊焊接等。

【制法】碳热还原法是将石墨、煤粉碎后,与硼酸按0.5:0.5:3的配料比放入球磨机充分混匀后,置于单相双极卧式电弧炉内,在1700~2300℃下进行碳化反应;反应完成后,出料、冷却、破碎、选取、热水洗涤,再经粗碎、磨粉、酸洗(温度不低于80℃,12h)后,用水洗至中性,然后用沉降和串联水洗法选分、干燥、筛分,制得碳化硼成品。其反应式如下:

4H3B03+7C→B4C+6C0↑+6H20

【安全性】本品为非危险品,对健康及环境无害。

包装贮运:用聚乙烯塑料盒包装。每盒净重0.5kg或1kg,或纸袋装、桶装25kg。应贮存在清洁干燥的库房中。

2.氮化硼

【英文名】 boron nitride

【结构式】BN

【分子量】24.82

【物化性质】白色松散粉末。相对密度2.25,升华温度3000℃ 。是最简单的硼氮高分子化合物,主要有六方和立方两种晶形。与石墨性质相似,有良好的电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性。抗氧化性能甚强,在高温时也具有良好的润滑性,是一种优良的高温固体润滑剂。具有很强的中子吸收能力。化学性质稳定,对几乎所有的熔融金属都呈化学惰性。氮化硼不溶于冷水,与水煮沸时水解非常缓慢,产生少量硼酸和氨。与弱酸和强碱在室温时均不起反应,微溶于热酸,用熔融的氢氧化钾处理方能分解,氯气也只能在赤热的条件下方与它起反应。能耐高温至2000℃。具备便于机械加工的优良性能。立方晶形氮化硼硬度与金刚石相当,在1500~1600℃高温中稳定性优于金刚石。

【质量标准】参考标准留YLH 001-2006

【用途】氮化硼具有多种优良性能,广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体、自动焊接耐高温支架的涂层、高频感应电炉的材料、半导体的固相掺和料、原子反应堆的结构材料、防止中子辐射的包装材料、雷达的传递窗、雷达天线的介质和火箭发动机的组成物等。由于具有优良的润滑性能,可用作高温润滑剂和多种模型的脱模剂。模压的氮化硼可制造耐高温坩埚和其他制品。可作超硬材料,适用于地质勘探、石油钻探的钻头和高速切削工具。也可用作金属加工研磨材料,具有加工表面温度低、部件表面缺陷少的特点。氮化硼还可用作各种材料的添加剂。由氮化硼加工制成的氮化硼纤维,为中模数高功能纤维,是一种无机合成工程材料,可广泛使用于化学工业、纺织工业、宇航技术和其他尖端工业部门。

【制法】

(1)三氯化硼氨气气相沉积法将制得的三氯化硼和氢气一起同加热到一定温度的氨气充分混合,在规定要求的反应温度下于反应器中进行反应,然后再在较高的温度下,在氨气流中继续加热一定时间,制得氮化硼成品。其反应式如下:

BC13+2NH3→BN+2HC1+NH4C12

(2)硼砂氯化铵法将硼砂在450℃和压力79993Pa下进行脱水,氯化铵预先在110~120℃下烘干,分别粉碎到40目细度。按无水硼砂和氯化铵质量比为1:0.59进行配料,混合并加压成型。然后,送入反应炉中,并通入过量的氨,在1050℃下进行反应,生成氮化硼粗晶,经粉碎、过筛、水洗、过滤、干燥后,制得氮化硼成品。其反应式如下:

Na2B407+2NH4Cl+2NH3→4BN+2NaCl+7H20

立方晶形氮化硼的制造可用六方晶体做原料,加入镁粉,在氢化铿粉添加剂参加下,在高压高温下进行反应制得。

【安全性】本品为非危险品,对健康及环境无害。

包装贮运:铝塑袋或聚乙烯塑料瓶包装,每份1kg;或纸箱包装,每份10kg。应贮存在通风良好的干燥库房内,防止受潮。运输时应装入木箱内,以免损坏受潮。

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