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二硼化鈦

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二硼化鈦粉末是灰色或灰黑色的,具有六方硼化鋁(AlB2)的晶體結構。有很高的硬度。二硼化鈦在空氣中抗氧化温度可達1000℃,在HCl和HF酸中穩定。二硼化鈦主要用於製備複合陶瓷製品。由於其可抗熔融金屬的腐蝕,可用於熔融金屬坩堝和電解池電極的製造。
中文名
二硼化鈦
外文名
Titanium diboride
化學式
TiB2
分子量
69.489
CAS登錄號
12045-63-5 [1] 
EINECS登錄號
234-961-4 [2] 
熔    點
2900 至 3225 ℃ [1] 
水溶性
不溶
密    度
4.52 g/cm³
外    觀
灰色粉末

二硼化鈦理化性質

二硼化鈦晶胞結構 二硼化鈦晶胞結構
二硼化是硼和鈦形成的最穩定的化合物,為C32型結構,以其價鍵形式結合,屬六方晶系的準金屬化合物。其完整晶體的結構參數為:a為0.3028nm,c為0.3228nm。晶體結構中的硼原子面和鈦原子面交替出現構成二維網狀結構,其中的B與另外3個B以共價鍵相結合,多餘的一個電子形成大π鍵。這種類似於石墨的硼原子層狀結構和Ti外層電子決定了TiB2具有良好的導電性金屬光澤,而硼原子面和鈦原子面之間Ti-B鍵決定了這種材料的高硬度和脆性的特點。見圖片“二硼化鈦晶胞結構”。
在化學穩定性方面,TiB2與純鐵接觸時比碳化鎢或氮化硅更穩定,不易被熔融金屬浸蝕 [2] TiB2在温度高達1100℃的空氣中耐氧化 [1]  ,耐鹽酸和氫氟酸,但與鹼、硝酸和硫酸反應。

二硼化鈦製備方法

在各種合成路線中,電化學合成和固相反應已被開發用於大量製備二硼化鈦。固體反應的一個例子是碳化硼熱還原,可以用以下反應方程式來説明 [2] 
2TiO2 + B4C + 3C → 2TiB2 + 4 CO
氣相沉積法以四氯化鈦三氯化硼為原料,在氫氣參與下,沉積温度為800~1000℃,可以製得磨料級和電子級產品 [2] 
TiCl4 + 2BCl3 + 5H2 → TiB2 + 10HCl
此外還有硼和鈦固相在高温下直接反應 [1] 硼氫化鈉與四氯化鈦的液相反應和溶劑熱反應等方法。

二硼化鈦應用領域

1 導電陶瓷材料。是真空鍍膜導電蒸發舟的主要原料之一。
2 陶瓷切削刀具及模具。可製造精加工刀具、拉絲模、擠壓模、噴砂嘴、密封元件等。
3 複合陶瓷材料。可作為多元複合材料的重要組元,與 TiC,TiN,SiC等材料組成複合材料,製作各種耐高温部件及功能部件,如高温坩堝、引擎部件等。也是製作裝甲防護材料的最好材料之一。
4 鋁電解槽陰極塗層材料。由於TiB2與金屬鋁液良好的潤濕性,用TiB2作為鋁電解槽陰極塗層材料,可以使鋁電解槽的耗電量降低,電解槽壽命延長
5 製作成PTC發熱陶瓷材料和柔性PTC材料,具有安全、省電、可靠、易加工成型等特點,是各類電熱材料的一種更新換代的高科技產品
6 是 Al、Fe、Cu金屬材料很好的強化劑。

二硼化鈦計算化學數據

數據 [1] 
1. 性狀:灰色六方結晶。棕色固體
2. 密度(g/mL,25℃):4.50
3. 相對蒸汽密度(g/mL,空氣=1):未確定
4. 熔點(ºC):2930
5. 沸點(ºC,常壓):未確定
6. 沸點(ºC,1mmHg):未確定
7. 折射率:未確定
8. 閃點(ºC):未確定
9. 比旋光度(º):未確定
10. 自燃點或引燃温度(ºC):未確定
11. 蒸氣壓(20ºC):未確定
12. 飽和蒸氣壓(kPa,60ºC):未確定
13. 燃燒熱(KJ/mol):未確定
14. 臨界温度(ºC):未確定
15. 臨界壓力(KPa):未確定
16. 油水(辛醇/水)分配係數的對數值:未確定
17. 爆炸上限(%,V/V):未確定
18. 爆炸下限(%,V/V):未確定
19. 溶解性:未確定

二硼化鈦安全信息

信息 [1] 
符號
GHS07
信號詞
Warning
危害聲明
H302-H312-H332
警示性聲明
P280
個人防護裝備
dust mask type N95 (US);Eyeshields;Gloves
危害碼 (歐洲)
Xn: Harmful;
風險聲明 (歐洲)
R20/21/22
安全聲明 (歐洲)
36
危險品運輸編碼
NONH for all modes of transport
WGK德國
3
參考資料