Взаимодействие бора с металлами

Обновлено: 16.05.2024

Элемент этот принадлежит к числу довольно распространенных: содержание его в земной коре составляет около 5·10 –4 % – Скопления бора встречаются в виде кислородных соединений – борной кислоты (H₃ BO₃ ), буры (Na₂ B₄ O₇ ·10Н₂ О), ашарита (MgHBO₃ ) и ряда более сложных минералов. Ежегодная мировая добыча соединений бора достигает 300 тыс. т. Важнейшими из них являются бура и борная кислота.

1) Борная кислота используется при эмалировании железных сосудов (вводится в состав эмалей) и в медицине (дезинфицирующие полоскания и т. д.), а также служит обычным исходным продуктом для получения остальных соединений бор"а. Бура применяется в ряде отраслей промышленности – стекольной, керамической, кожевенной и др. – из медицине.

В свободном состоянии бор может быть получен из борной кислоты. Нагреванием ее переводят в борный ангидрид (В₂ О₃ ), который затем накаливают с металлическим магнием:

После обработки продуктов реакции соляной кислотой (для удаления MgO) остается элементарный бор В чистом состоянии он имеет черный цвет, плотность 2,3, плавится при 2075°С и кипит при 3960°С.

В обычных условиях бор весьма инертен. Напротив, при высоких температурах он соединяется не только с кислородом, хлором и бромом, но также с серой и азотом. При очень сильном накаливании бор вытесняет свободные элементы даже из таких устойчивых окислов, как Р₂ О₅ , СО₂ и SiO₂ , а также из окислов многих металлов. При сплавлении бора с некоторыми из последних образуются бориды этих металлов, например борид магния – Mg₃ B₂ .

По отношению к воздуху и воде бор вполне устойчив. В обычных кислотах он не растворяется, но горячая концентрированная HNO₃ постепенно окисляет его до борной кислоты:

Во всех устойчивых соединениях бор трехвалентен.

Наиболее характерны для бора кислородные соединения. При нагревании на воздухе до 700°С он сгорает по уравнению:

Образующийся борный ангидрид представляет собой бесцветную, довольно тугоплавкую стекловидную массу.

На воздухе В₂ О₃ притягивает влагу, а в воде растворяется с образованием борной кислоты.

Борная (точнее – ортоборная) кислота представляет собой бесцветные кристаллы. При нагревании она теряет воду и переходит сначала в метаборную кислоту (НВО₂ ), затем в тетраборную (Н₂ В₄ О₇ ) и, наконец, в борный ангидрид. Растворение этих веществ в воде сопровождается их переходом в Н₃ ВО₃ .

Диссоциация гидрата В(ОН)₃ в растворе идет по кислотному типу. Однако борная кислота очень слаба и поэтому из растворов своих солей легко выделяется большинством других кислот. Соли ее (борнокислые, или бораты) производятся обычно от различных полиборных кислот общей формулы xВ₂ О₃ ·yН₂ О, чаще всего – тетраборной (х = 2, y = 1). Последняя является кислотой значительно более сильной, чем ортоборная.

Избытком щелочи они могут быть переведены в метабораты: 2NaOH + Na₂ B₄ O₇ = 4NaBO₂ + Н₂ О

С другой стороны, при действии на тетрабораты (или метабораты) сильных кислот выделяется свободная ортоборная кислота:

В воде из боратов растворимы только соли наиболее активных одновалентных металлов. Вследствие гидролиза растворы их показывают сильнощелочную реакцию. Важнейшим для практики боратом является бура.

Так как безводные бораты чрезвычайно устойчивы по отношению к нагреванию, при высоких температурах борная кислота выделяет большинство других кислот из их солей. В этом отношении (как и по своей слабости) она похожа на кремневую кислоту.

2) Борная кислота (K₁ = 6·10 –10 , K₂ = 2·10 – 13 , K₃ = 2·10 –14 ) окрашивает пламя в зеленый цвет и несколько летуча с водяным паром, Тетраборной кислоте (K1 = 2·10 –4 , K₂ = 2·10 –5 ) может быть придана структурная формула:

Из солей различных полиборных кислот многие встречаются в природе и служат исходными продуктами для получения соединений бора.

3) Сульфид бора (B₂ S₃ ) образуется в виде бесцветной стекловидной массы при накаливании бора в парах серы. Водой он полностью разлагается на борную кислоту и H₂ S. С азотом бор соединяется только выше 1200 °С. Нитрид бора (BN) представляет собой белый порошок, плавящийся лишь около 3000 °С (под давлением). По кристаллической структуре BN сходен с графитом.

Карбид бора (В₄ С) образуется в виде черных блестящих кристаллов принакаливании смеси бора (или В₂ О₃ ) с углем в электрической печи. Он отличается тугоплавкостью (т. пл. 2550 °С) и чрезвычайной твердостью (близкой к твердости алмаза). И нитрид и карбид бора характеризуются большой устойчивостью по отношению к различным химическим воздействиям.

Галоидные соединения бора общей формулы ВГ₃ могут быть получены путем взаимодействия элементов при нагревании. Они представляют собой бесцветные вещества. При обычных условиях BF₃ газообразен, ВСl₃ кипит при + 18°С, ВВr₃ – жидкость и BJ₃ –твердое тело. В водном растворе все они подвергаются гидролизу по схеме:

Для галогенидов бора весьма характерны реакции присоединения к ним молекул различных других веществ. В частности, фтористый бор образует продукт присоединения с HF:

Комплексная борофтористоводородная кислота (HBF₄ ) устойчива только в растворе, причем ее кислотные свойства выражены значительно сильнее, чем у HF. Большинство солей HBF₄ (фтороборатов) бесцветно и легкорастворимо в воде. Как и в случае кремния, аналогичные производные с другими галоидами не образуются.

4) Строение молекул галогенидов ВГ₃ отвечает плоскому треугольнику с атомом В в центре. Некоторые их свойства сопоставлены ниже:

При образовании галогенидами бора комплексов с другими веществами атом В выступает в качестве акцептора (IX § 2 доп. 1). Поэтому присоединяться к молекулам ВГ₃ способны только молекулы, содержащие атом с достаточно отчетливо выраженной до норной функцией.

По ряду F–Сl–Br–J склонность молекул ВГз к комплексообразованию довольно быстро уменьшается. Фтористый бор является хорошим катализатором различных органических реакций. Вследствие образования HBF₄ гидролиз BF₃ идет несколько иначе, чем в случае остальных галогенидов бора, а именно по суммарной схеме: 4BF₃ + 3H₂ O = 3HBF₄ + B(OH)₃ .

С водородом бор не соединяется, однако при действии кислот на Mg₃ B₂ одновременно со свободным Н₂ выделяются небольшие количества смеси различных бороводородов (иначе, боранов), среди которых преобладает В₄ Н₁₀ . Последний легко распадается на В₂ Н₆ и ряд других боранов, более бедных водородом.

Бораны бесцветны и по физическим свойствам очень похожи на углеводороды и силаны аналогичного состава, как это видно из приводимого ниже сопоставления:

По химическим свойствам они похожи на силаны. Так же как и последние (и даже в еще большей степени), бораны при обычных условиях неустойчивы. В частности, водой они постепенно разлагаются с выделением водорода по реакции, например

а получаемая при разложении Mg₃ B₂ кислотами газовая смесь на воздухе самовоспламеняется. Горение боранов сопровождается выделением огромного количества тепла (484 ккал/моль В₂ Н₆ ), что создает возможность их использования в качестве очень эффективного ракетного топлива.

5) Так как бор трехвалентен, его водородными соединениями должны были бы быть такие молекулы, как ВН₃ , В₂ Н₄ , В₃ Н₅ и т. д. Между тем бораны подобного состава неизвестны.

Молекулы летучих бороводородов следует, по–видимому, рассматривать как результат сочетания друг с другом приведенных выше валентнонасыщенных структур при посредстве особого рода водородных связей. Так, строение В₂ Н₆ и В₄ Н₁₀ выражается с этой точки зрения следующими схемами:

Лучше других изучены шесть бороводородов, температуры плавления и кипения которых приводятся ниже:

Взаимодействие бора с металлами

Бор не образует соединения (или они экспериментально не установлены) со щелочными металлами, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Sn, Ge, Pb, As и Sb. В то же время известно, что в отдельных случаях могут быть получены сплавы, например, щелочных металлов с бором, отвечающие по соотношению компонентов тому или иному гипотетическому соединению. Для остальных металлов известны соединения с бором, обладающие рядом свойств, интересных для новых отраслей науки и техники. Для соединений бора с металлами характерно разнообразие типов срязи — электронная, ковалентная и смешанная.
Известные способы получения в зависимости от свойств исходных компонентов и применяемых восстановителей боридов могут быть классифицированы следующим образом:
- образование боридов при взаимодействии свободных металлов и бора;
- образование боридов при совместном восстановлении бора и металла из смеси их окислов углеродом свободным или карбидным или ме таллами,
- образование боридов при электролитическом восстановлении бора и металла из их соединений в среде подходящего по составу электролита;
- образование боридов при термической диссоциации летучих и термически не стойких соединений бора и нужного металла.
Образование боридов при взаимодействии свободных металлов и бора может проходить в жидкой и твердой фазах. Жидкофазный процесс обычно требует более высокой температуры, и поэтому применим в том случае, когда исходные продукты имеют в требуемом интервале температур низкую упругость паров. Плавка исходных компонентов и образование борида осуществляется в герметических печах, в вакууме или атмосфере инертного газа с электродуговым, электроннолучевым или индукционным нагревом Получаемые плавленые бориды всегда несколько загрязняются элементами футеровочного материала.
Получение боридов при проведении процесса в твердой фазе осуществляется или спеканием тщательно перемешанных порошков исходных компонентов или горячим прессованием с последующим спеканием. Нагрев и спекание спрессованных заготовок из порошков исходных компонентов производят проходящим или индукцированным током. Сплавы, получаемые спеканием в твердой фазе, всегда пористы, но в большинстве случаев отличаются более равномерным распределением компонентов по заготовке, чем это имеет место в плавленых боридах.
Получение боридов при совместном восстановлении бора и металла основано на следующих схематических уравнениях реакции:

Способы, использующие реакцию (1), являются типично металлотермическими и обычно проводятся за счет выделяемого тепла или частично подводимого от внешнего нагревателя. Процесс восстановления осуществляют в открытых аппаратах.
Недостатками способа являются необходимость отделения полученного борида от шлака и загрязнение полученного борида боридом металла-восстановителя.
Неизбежное получение смеси боридов восстанавливаемого металла и металла-восстановителя ограничивает применение металлотермического способа в производстве. Способы, основанные на реакции (2), проводятся при подводе тепла от внешнего источника. Процесс восстановления углеродом проводят в открытых аппаратах, но часто в закрытых (с атмосферой инертного газа) или в вакууме.
Для восстановления в открытых установках характерно, что получаемые бориды сильно загрязнены карбидом и свободным углеродом, кроме того, эти процессы связаны с повышенным расходом борного ангидрида. Осуществление процесса в закрытых аппаратах и в вакууме при непрерывном удалении летучих продуктов реакции приводит к завершению процесса восстановления и последующего образования боридов из шихты с расчетным расходом реагентов. Процесс проводится при температуре 1500—1800°.
Способы, основанные на реакции (3), проводятся в закрытых аппаратах и по сути являются разновидностью углетермического восстановления окислов, рассмотренного выше.
Электрохимические способы производства боридов используют способность бора соединяться с другими металлами в момент их восстановления в электролизной ванне. В качестве электролита используются фториды магния, кальция и лития. Бор и требуемый металл вводят в ванну в виде кислородных соединений. Температура электролита поддерживается обычно 900—1100°.
Бориды получаются в виде мелкокристаллических образований, осаждающихся на дне ванны. При тщательной очистке получаемых кристаллов можно получить относительно чистые бориды. Считают, что электролитический способ получения боридов экономически не эффективен.
Способы получения боридов, основанные на термической диссоциации летучих и термически нестойких соединений бора и требуемого металла, не имеют пока промышленного значения. Однако эти способы крайне интересны и перспективны для борирования поверхностей изделий из металла, работающих в тяжелых условиях.
Многокомпонентные бориды металлов могут быть получены по одному из рассмотренных способов, но в настоящее время получаются преимущественно методами металлокерамики из двойных боридов.

Физические свойства
Бор является первым и самым легким элементом III группы периодической системы и располагается во втором ряду этой группы.
В природе известны два стабильных изотопа бора с массовыми числами 10 и 11. При этом в соединениях бора, встречающихся в природе, например BF3 или BCl3, относительное содержание В10 и В11 составляет в среднем 19,1 и 80,9% соответственно.
Бор имеет несколько структурных разновидностей. Наиболее изучены три модификации бора — тетрагональная и две ромбоэдрические.
При получении бора восстановлением BBr3 на накаленной нити в зависимости от температуры накала получаются осадки бора различной степени кристалличности — от аморфных при 600—800° С до стеклообразных и кристаллических при 1000—1300° С.
Физические свойства бора в значительной степени определяются чистотой получаемого бора тем или иным способом. Наиболее чистые образцы как аморфного, так и кристаллического бора черного цвета. Частичная окисляемость поверхности частиц бора, даже наиболее чистых его образцов, обусловливает значительную гидрофильность его порошков. Плотность аморфного бора 2,3 г/см3, а кристаллического 2,33 г/см3 при 25—27° С; температура плавления 2075±10°С; температура кипения 2500—2550° С; твердость (по минералогической шкале) 9,3 и микротвердость 3400 кГ/мм2.
Упругость паров бора при 1600° С составляет 10в-5 ат; при 1750° С — 10в-4 ат и при 2150° С — 10в-2 ат.
При 1200°С бор начинает возгоняться в вакууме, а при 1600°С возгоняется уже значительно.
Электрические свойства
Интересным свойством бора является его электропроводность. Ничтожная при 0°C и комнатной температуре электропроводность бора возрастает при повышении температуры до 800°С более чем в два миллиона раз, например:

Удельное электросопротивление бора особенно быстро уменьшается в пределах изменения температур от 0 до ~300°С. Наиболее чистые образцы бора имеют удельное электросопротивление при 20°С порядка 10в6 ом*см.
По данным японских исследователей, бор является полупроводником p-типа проводимости, причем она сильно зависит от способа получения бора. Так, образец бора, полученный термическим разложением BBr3, имеет проводимость порядка 10в-3 ом-1*см-1 при 200°С, причем проводимость этих образцов быстро возрастает с температурой.
Образцы бора, полученные восстановлением BBr3 водородом (при 1500°С), характеризуются проводимостью 10 ом-1*см-1 при 20°С. Для этих образцов бора возрастание проводимости с температурой идет медленно. Это объясняют не только степенью чистоты образцов бора, но и неоднородностью зерен бора в первых образцах.
Для монокристаллических образцов бора удельное электросопротивление составляло около 1,7*10в6 ом*см при 27°С и уменьшалось примерно в 10в10 раз при повышении температуры до 730°С. Ширина запрещенной зоны для бора установлена равной 1,55 эв.
Результаты измерения эффекта Холла, т. э. д. с. и выпрямляющих свойств показали, что для низкоомных кристаллов при рПодвижность электронов при 27° С равна 1 см2/в*сек, а дырок — 55 см2/в*сек.
При комнатной температуре в боре наблюдаются эффекты выпрямления тока и фотопроводимость. Электропроводность бора не подчиняется закону Ома, так как она возрастает с повышением силы тока.
Химические свойства
Химические свойства бора также существенно зависят от его чистоты и структуры. Так, если аморфный бор медленно окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, воспламеняется при нагревании до 800°С и горит ослепительно ярким пламенем, то крупные кристаллы бора жаростойки даже при значительно более высоких температурах. Пленка B2O3, образующаяся на поверхности бора, препятствует его загоранию. При комнатной температуре бор — инертный материал: не реагирует с водой и в большинстве случаев не соединяется с другими элементами. При нагревании до высоких температур химическая активность бора резко увеличивается.
Аморфный бор при 400°С легко взаимодействует с хлором. В атмосфере сухого хлора при этой температуре он сгорает с образованием ВСl3. Эта реакция используется для синтеза хлорида бора.
С парами брома бор реагирует только при 700°С, образуя BBr3; эта реакция протекает с большим выделением тепла.
Фтор взаимодействует с бором при комнатной температуре; йод не реагирует с чистым бором даже при 1250°С. С азотом бор при 900°С дает лишь следы нитрида бора. Реакция образования нитрида бора идет легко только при температуре выше 1200° С и под высоким давлением азота. Мышьяк и сурьма при температуре 1200° С с бором не взаимодействуют. С углеродом бор взаимодействует при температуре выше 1300° С, образуя карбид бора B12C3. С кремнием бор реагирует при температуре выше 1000°С, образуя бориды кремния.
С большинством металлов и их окислов бор взаимодействует при высоких температурах, образуя различные бориды. Исключение составляют щелочные металлы, которые могут возгоняться над аморфным бором даже без следов взаимодействия.
Соляная и плавиковая кислоты не действуют на бор даже при продолжительном кипячении. Газообразный HCl не реагирует с бором при красном калении, HF не реагирует при нагревании до 1200—1300°С. Однако пары HF реагируют с бором при красном калении с образованием BF3 и Н2.
При взаимодействии с кислородными соединениями бор ведет себя как энергичный восстановитель. Окись углерода при 1200°С восстанавливается бором с образованием B2O3 и углерода.
Аморфный бор хорошо растворяется в азотной кислоте и в ее смеси с серной кислотой, однако кристаллический бор в компактном виде очень медленно окисляется даже концентрированной HNO3. Аморфный бор очень хорошо окисляется перекисью водорода, что используется для перевода этого бора в раствор, однако на кристаллический бор даже в измельченном состоянии перекись водорода почти не действует. Наилучшими окислителями кристаллического бора являются расплавленные щелочи или карбонаты либо перекись натрия.

Водородные соединения бора. Известны следующие соединения гидридов бора, температуры плавления и кипения которых приведены в табл. 50.
При нормальных условиях диборан — газ, декаборан — твердое вещество, а остальные гидриды бора — жидкости.
Гидриды бора нельзя получить прямым действием водорода на бор, однако в настоящее время известно много способов непрямого получения бороводородов.
Для низших гидридов бора — диборана и тетраборана известны самостоятельные методы получения, остальные же гидриды получаются разложением низших гидридов бора.
Галогениды бора. В табл. 51 приведены некоторые свойства основных галогенидов бора.

Трехфтористый бор представляет собой бесцветный тяжелый газ, дымящийся во влажном воздухе вследствие гидролиза. Это — химически активное соединение, термически устойчивое, не распадающееся даже под действием электрического разряда. BF3 слабо восстанавливается водородом в электрической искре с выделением элементарного бора. Однако со щелочными металлами при температуре красного каления и выше BF3 реагирует с образованием элементарного бора. С водой он реагирует, образуя HBF4.
Треххлористый бор BCl3 — бесцветный газ с резким запахом хлористого водорода в результате гидролиза в присутствии влаги воздуха. Характеризуется он высокой реакционной способностью, аналогично BF3, и термической устойчивостью. Однако под действием электрических разрядов происходит распад молекул BCl3 на свободные радикалы с одновременным образованием низших хлоридов бора. При взаимодействии с водой образуется H3BO3 и HCl, причем реакция сильно экзотермическая.
BCl3 взаимодействует с водородом при высокой температуре, образуя аморфный бор. При взаимодействии BCl3 с щелочными и щелочноземельными металлами, а также с магнием и алюминием образуются наряду с элементарным бором соответствующие бориды.
Бромид бора BBr3 — бесцветная легко подвижная жидкость, сильно дымящаяся на воздухе. Бромид бора также характеризуется сильной химической активностью. Химические свойства его во многом напоминают таковые BCl3, однако BBr3 менее термически и химически стоек по сравнению с BCl3.
При 1000°C BBr3 распадается с выделением элементарного бора; то же происходит и при горении электрической дуги в парах бромида бора.
Водород восстанавливает BBr3 в зависимости от условий либо до элементарного бора, либо до бороводородов. Первая реакция протекает в процессе термического разложения при атмосферном давлении, вторая — при пониженном давлении.
Трехйодистый бор BI3 — бесцветное кристаллическое вещество; он сильно гигроскопичен, быстро разлагается на воздухе и под действием света.

В строительстве, реставрации, облицовке и утеплении зданий пользуются строительными лесами.

Покупка столешницы из натурального мрамора на кухню – довольно ответственный шаг, так как стоимость таких изделий достаточно высока. Перед тем, как заказать столешницу.

На протяжении последних лет фотографии переживает второе рождение. Многие пользователи поняли, что снимок, распечатанный на домашнем принтере, далек от идеала.

Газо-плазменный станок с ЧПУ – это сложная конструкционная система, позволяющая осуществлять обработку металлических заготовок с точными преднастройками.

Токарные станки являются востребованным оборудованием на предприятиях самого различного направления, включая сталелитейные, машиностроительные, текстильные.

Любые современные строения, инсталляции, малые архитектурные формы в большинстве основаны на металлоконструкциях. Это не всегда относится к беседкам, МАФам и другим.

Благодаря инновационным технологиям появилась возможность резать и обрабатывать металл с высокой точностью и намного проще, быстрее.

Металлические изделия и крепеж должны отличаться высокой прочностью, устойчивостью. Ведь многие из них постоянно контактируют с последствиями проливных дождей, перепадов.

БОРИДЫ

БОРИДЫ, соед. бора с металлами. Известны для большинства элементов подгрупп Ia-IIа и IIIб-VIIIб, а также А1; для нек-рых элементов подгрупп Iб-IIб известны бинарные системы с высоким содержанием В (напр., СuВ₂₂, ZnB₂₂), к-рые относят не к хим. соединениям, а к твердым р-рам. Один металл может образовывать неск. боридов разного состава. Различают богатые металлом низшие бориды (М₃В, М₂В, М₃В₂, MB, M₃B₄) и богатые бором высшие бориды (МВ₂, МВ₄, МВ₆, МВ₁₂ и др.).

Названия боридов включают название металла с приставкой, указывающей число атомов металла в ф-ле, и слово "борид" с обозначением числа атомов В, напр. W₂В₅-пентаборид дивольфрама.

СВОЙСТВА БОРИДОВ МЕТАЛЛОВ

Взаимод. между атомами металла и бора в боридах относительно слабое, поэтому их структуру рассматривают как две слабо связанные подрешетки. Структура низших боридов определяется металлич. подрешеткой, высших - борной. В соединениях типа М₄В и М₂В атомы В изолированы друг от друга, в соединениях типа MB они образуют одинарные зигзагообразные цепи, в М₃В₄ - сдвоенные цепи. По мере увеличения содержания В структура боридов существенно усложняется. Так, в МВ₂ атомы В образуют плоские сетки, в МВ₄ - гофрированные сетки и каркасы в виде окгаэдрич. группировок, в МВ₆ - октаэдры, в МВ₁₂ - кубооктаэдры и икосаэдры, в МВ₆₆ - цепи икосаэдров. Гексаген, кристаллич. решетка характерна для МВ₂ и МВ₄, тетрагональная-для МВ₂, MB и МВ₄, кубическая - для М₂В, MB, MB₆, МВ₁₂, МВ₆₆, ромбическая-для М₄В, MB, M₃B₄, М₄В, МВ₁₂.

В молекулах боридов борные группировки, в к-рых связь В—В ковалентная, электронодефицитны; для их стабилизации необходимо привлечение электронов от атома металла. В результате между металлом и бором осуществляются связи промежут. типа: у боридов элементов III-VIII групп, отдающих более двух электронов, они частично металлические, в остальных случаях - частично ионные. С возрастанием содержания бора в пределах бинарной системы растет доля ковалентных связей В—В и уменьшается взаимод. металл - бор, в результате чего повышаются твердость, т-ра плавления, теплопроводность и электрич. проводимость и уменьшается температурный коэф. линейного расширения. Одновременно возрастает хим. стойкость. Напр., при изменении состава от Nb₃B₂ до NbB₂ т-ра плавления увеличивается от 1860 до 3035 °С, температурный коэф. линейного расширения уменьшается от 13,8*10 -б до 8,0*10 -6 К -1 .

Бориды устойчивы к действию воды (кроме низших боридов Be и Mg), соляной, фтористоводородной и карбоновых к-т. Легко разлагаются HNO₃ и H₂SO₄ при нагревании. Взаимод. с расплавами щелочей, карбонатов и сульфатов щелочных металлов. При окислении на воздухе образуют оксиды металла и бора, причем на пов-сти боридов формируются пленки пироборатов, обладающие защитными св-вами. Бо-риды Ti и Zr устойчивы к действию расплавов металлов.

Бориды не разлагаются в вакууме при нагревании до их т-р плавления. При испарении диссоциируют на элементы. Бориды металлов I и II групп, а также других в степени окисления + 1 и +2, обладают типично полупроводниковыми св-вами. Бориды металлов в высших степенях окисления по электрич. проводимости, как правило, значительно превосходят соответствующие металлы. Наиб. термич. стабильностью,

Осн. способы получения боридов: 1) взаимод. металла с В с использованием внеш. нагрева (спекание, сплавление) либо инициированием внеш. источником тепла с послед. разогревом реагентов благодаря выделению теплоты р-ции (самораспространяющийся высокотемпературный синтез). Образующиеся бориды имеют вид спеков, требующих размола; 2) восстановление оксида металла смесью В и С, карбидом бора или бором при 1500-2000°С в вакууме. Бориды получаются в виде порошков с размером частиц 1-40 мкм; 3) электролиз расплавов боратов и оксидов металлов (лаб. способ). Образуются монокристаллы размером до 1 мм; 4) взаимод. металл- и борсодержащих соед. в условиях низкотемпературной плазмы. Образуются порошки с размером частиц 50-100 нм.

Монокристаллы боридов размером до 5 мм получают кристаллизацией из р-ров бора и металлов в расплавах Al, Zn, крупные монокристаллы диаметром до 20 и длиной до 100 мм - методами зонной плавки, Вернейля.

Изделия из порошков боридов изготавливают спеканием предварительно спрессованных заготовок или горячим прессованием. Покрытия из боридов на разл. подложках получают методом осаждения из газовой фазы при взаимод. галогенидов металлов и бора, плазменного напыления порошков и др.

Ниже описаны важнейшие представители боридов (см. табл.). Диборид титана TiB₂ - черные кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,3026 нм, с = 0,3313 нм). Используют для изготовления испарителей для расплавов металлов и футеровки электролизеров, как компонент жаропрочных сплавов, инструментальных материалов, износостойких наплавочных покрытий [в осн. в виде двойного борида - (Ti,Cr)B₂].

Диборид циркония ZrB₂ - серые кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,1368 нм, с = 0,3528 нм). Устойчив в расплавах цветных и черных металлов, металлургич. шлаков. Характеризуется стабильностью термоэлектрич. св-в (коэф. термоэдс 1,2 мкВ/К). Используют для изготовления защитных чехлов и элементов термопар (в паре с графитом), как нейтронопоглощающий материал для ядерных реакторов и компонент жаропрочных сплавов.

Диборид хрома СгВ₂ - серые кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,2970 нм, с = 0,3074 нм). Обладает высокой износостойкостью; компонент износостойких наплавочных покрытий.

Гексаборид лантана LaB₆ - фиолетово-пурпурные кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,4156 нм). Обладает хорошими термоэмиссионными св-вами. Устойчив к ионной бомбардировке и в агрессивных газовых средах. Применяют в кач-ве эмиттеров в электроннолучевых устройствах средней и высокой мощности.

Гексаборид кальция СаВ₆ - черные кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,4145 нм). Используют как абразив, нейтронопоглощающий материал.

===
Исп. литература для статьи «БОРИДЫ» : Самсонов Г. В., Серебрякова Т.Н., Неронов В. А., Бориды, М, 1975 (Библ.): Boron and refractory borides, ed. by V. I. Matkovich, B.-[a.o.], 1977. A.H. Пилянкевич, Ю. Б. Падерно.

Читайте также: