티타늄다이보리드

Titanium diboride
티타늄다이보리드
Magnesium-diboride-3D-balls.png
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.031.771 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 234-961-4
펍켐 CID
  • InChi=1S/B2.Ti/c1-2;
    키: TXVDUUNOLJOZCR-UHFFFAOYSA-N
  • [B][Ti][B]
특성.
TiB2
어금질량 69.489 g/190
외관 광택이 없는 금속성 회색
밀도 4.52 g/cm3
녹는점 3,230 °C(5,850 °F, 3,500 K)
구조
육각형, hP1
P6/mmm
a = 302.36pm, c = 322.04pm
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

티타늄다이보리드(TiB2)는 열전도율, 산화안정성, 마모저항성이 뛰어난 극경질 세라믹이다. TiB는2 또한 합리적인 전기 전도체여서 알루미늄 제련에 음극재로 사용할 수 있으며, 방전 가공에 의해 형상화할 수 있다.[1]

물리적 성질

TiB는2 보론 카바이드 및 티타늄 카바이드와 일부 속성을 공유하지만, 그 특성 중 많은 부분이 BC4&TiC보다 우수하다.[2]

극한 온도에서 예외적인 경도

  • 3000°C에서 두 번째로 단단한 재료(# 다이아몬드)
  • 2800°C(# cBN)에서 세 번째로 가장 단단한 재료
  • 2100°C(# BC4)에서 4번째로 단단한 재료
  • 1000°C에서 5번째로 단단한6 재료(# BO)

다른 붕산염에 비해 장점

기타 장점

단점

화학적 특성

화학적 안정성과 관련하여 TiB는2 텅스텐 카바이드나 질화규소보다 순수한 철과 접촉하는 것이 더 안정적이다.[2]

TiB는2 최대 1100 °C의 온도에서 공기의 산화,[2] 염산 및 불산에는 내성이 있으나 알칼리, 질산, 황산과 반응한다.

생산

TiB는2 지구에서 자연적으로 발생하지 않는다. 티타늄 이보리드 분말은 티타늄이나 그 산화물/하이드라이드의 직접 반응, 티타늄 산화물 및 붕소 산화물 열분해 반응에 의한 카본온 감소, 금속이나 그 할로겐화물이 존재하는 곳에서 붕소의 수소 감소 등 다양한 고온 방법으로 준비될 수 있다. 다양한 합성 경로 중 전기화학적 합성과 고체반응이 발달해 보다 미세한 티타늄 디보라이드를 대량으로 준비했다. 고체 상태의 반응의 예는 다음과 같은 반응으로 나타낼 수 있는 붕소 감소를 들 수 있다.

(1) 2 TiO2 + BC4 + 3C → 2TiB2 + 4 CO

(2) TiO2 + 3NaBH4 → TiB2 + 2Na(g,l) + NaBO2 + 6H2(g)[3]

그러나 첫 번째 합성 경로(1)는 나노화 분말을 생산할 수 없다. 나노크리스탈린(5–100nm) TiB는2 반응 (2) 또는 다음과 같은 기법을 사용하여 합성되었다.

  • NaBH와4 TiCl의4 솔루션 위상 반응에 이어 900–1100°C에서 얻은 비정형 전구체를 분해한다.[4]
  • 원소 Ti 및 B 분말을 혼합한 기계적 합금.[5]
  • 다양한 양의 NaCl을 추가하는 자체 제안 고온 합성 프로세스.[6]
  • 밀링 어시스트 MA-SHS([7]Milling Assisted 자체 제안 고온 합성)
  • 400 °C에서 비정형 붕소 분말 및 TiCl을4 사용한 금속 나트륨 벤젠에서의 솔비온 반응:[8]
TiCl4 + 2 B + 4 Na → TiB2 + 4 NaCl

많은 TiB2 애플리케이션은 경제적 요인, 특히 높은 용해 지점 재료의 밀도를 높이는 비용에 의해 억제된다. 용해 지점은 약 2970 °C이며, 분말 입자 표면에 형성되는 이산화티타늄 층 덕분에 소결에도 매우 강하다. 질화규소 혼합물 약 10%는 소음을 촉진하지만, [9]질화규소 없이 소음을 내는 것도 입증되었다.[1]

TiB의2 박막 필름은 몇 가지 기법으로 제작할 수 있다. TiB층의2 전기 도금은 물리적 증기 증착이나 화학적 증기 증착에 비해 크게 두 가지 장점을 가지고 있는데, 그 층의 증가율이 200배(최대 5μm/s)로 높고 복잡한 형태의 제품을 덮는 불편이 극적으로 줄어든다는 것이다.

잠재적 응용 프로그램

현재 TiB의2 사용은 충격 저항성 갑옷, 절삭 공구, 십자가형, 중성자 흡수제 및 내마모성 코팅과 같은 분야에서 전문화된 용도에 국한된 것으로 보인다.

TiB는2 알루미늄의 증기 코팅용 증발 보트에 광범위하게 사용된다. 알루미늄 합금을 주조할 때 입자크기를 정교하게 다듬는 접종제로서 알루미늄 산업에 매력적인 재료로, 용해성이 낮고 전기전도도가 우수하기 때문이다.

TiB의2 박막은 값싸고/또는 단단한 기질에 마모 및 내식성을 제공하는 데 사용될 수 있다.

참조

  1. ^ a b J. 슈미트 외 "저온난방률에서 스파크 플라즈마 소싱에 의한 티타늄 디보리드 TiB2 준비" sci. 테크놀. 조언. 8 (2007) 376 무료 다운로드
  2. ^ a b c Basu, B.; Raju, G. B.; Suri, A. K. (2006-12-01). "Processing and properties of monolithic TiB2 based materials". International Materials Reviews. 51 (6): 352–374. doi:10.1179/174328006X102529. ISSN 0950-6608.
  3. ^ Zoli, Luca; Galizia, Pietro; Silvestroni, Laura; Sciti, Diletta (23 January 2018). "Synthesis of group IV and V metal diboride nanocrystals via borothermal reduction with sodium borohydride". Journal of the American Ceramic Society. 101 (6): 2627–2637. doi:10.1111/jace.15401.
  4. ^ S. E. Bates 외 "솔루션 위상 처리에 의한 티타늄 붕사이드(TiB)2 나노크리스탈라이트의 합성" J. Mater. 재분류 10(1995) 2599
  5. ^ A. Y. 황, J. K. Lee "기계 합금으로 TiB2 분말 준비 " Mater. 상트 54 (2002) 1
  6. ^ A. K. 칸라 외. "자체 제안 고온 합성 기법에 의한 TiB2 분말 합성에 대한 NaCl의 영향" Mater. 상트 58 (2004) 733
  7. ^ Amin Nozari; et al. (2012). "Synthesis and characterization of nano-structured TiB2 processed by milling assisted SHS route". Materials Characterization. 73: 96–103. doi:10.1016/j.matchar.2012.08.003.
  8. ^ Y. Gu 등 "나노크리스탈린 티타늄 디보리드로의 가벼운 솔비온 경로" J. 합금. 계산서 352(2003) 325
  9. ^ 티타늄 이보리드는 질화규소를 소결 보조제로 하여 소결된 차체와 그 제조방법

비교하다

참고 항목