Titaanidiboridi
Titaanidiboridi (TiB2) on titaanin ja boorin muodostama borideihin kuuluva epäorgaaninen yhdiste. Yhdiste on hyvin kovaa ja sillä on hyvin korkea sulamispiste, joten sitä käytetään suurta kovuutta ja kuumuudenkestoa vaativissa sovelluksissa.
| Titaanidiboridi | |
|---|---|
| Tunnisteet | |
| CAS-numero | |
| PubChem CID | |
| Ominaisuudet | |
| Molekyylikaava | TiB2 |
| Moolimassa | 69,51 |
| Ulkomuoto | Harmaa kiteinen aine[1] |
| Sulamispiste | 2 980 °C[1] |
| Tiheys | 4,52 g/cm3[1] |
| Liukoisuus veteen | Ei liukene |
Ominaisuudet muokkaa
Titaanidiboridi on huoneenlämpötilassa tummanharmaata kiteistä ainetta. Se on hyvin kovaa ja sen kovuus Mohsin asteikolla on 9 ja Vickers-kovuus on 33 780. Se on siis jopa volframikarbidia kovempi materiaali. Muista keraamisista materiaaleista poiketen yhdiste on kohtalaisen hyvä sähkönjohde ja sen ominaisvastus on 15 μΩ·cm. Titaanidiboridi on kuumuudenkestävää ja sulaa vasta 2 980 °C:n lämpötilassa. Yhdiste on myös inertti. Se ei liukene veteen eikä laimeisiin happoihin eikä ei-hapettaviin happoihin, mutta kuuma ja väkevä typpihapon ja rikkihapon seos liuottaa sen. Titaanidiboridi sen sijaan voi reagoida vahvasti emäksisten hydroksidien tai karbonaattien kanssa.[1][2]
Valmistus ja käyttö muokkaa
Titaanidiboridia valmistetaan teollisesti suurissa mittakaavoissa kuumentamalla titaanidioksidia ja boorikarbidia tai booritrioksidia hiilen läsnä ollessa. Toinen tapa suurissa mittakaavoissa on elektrolysoida rutiilin ja elektrolyyttien, kuten kryoliitin sulaa seosta. Elektrolyysillä saadaan tyypillisesti puhtaampaa tuotetta.[1][2]
- TiO2 + B2O3 + 5 C → TiB2 + 5 CO
Hyvin puhdasta titaanidiboridia voidaan valmistaa titaanitetrakloridin, booritrikloridin ja vedyn välisellä reaktiolla, joko ALD-menetelmällä tai plasmareaktoreissa.[1]
- TiCl4 + 2 BCl3 + 5 H2 → TiB2 + 10 HCl
Titaaniboridin ensimmäiset käyttökohteet olivat yhdysvaltalaisissa ja neuvostoliittolaisissa panssarivaunuissa. Nykyään yhdistettä käytetään kovuutta ja kuumuudenkestoa vaativissa sovellutuksissa kuten sorvaukseen ja leikkaukseen käytettävien työkalujen terissä, elektrodeissa, komposiittimateriaaleissa ja korkean lämpötilan sinttereiden materiaaleina.[1][2]
Lähteet muokkaa
- ↑ a b c d e f g Tony Jones & Terry A. Egerton: Titanium Compounds, Inorganic, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2012. Viitattu 26.2.2014
- ↑ a b c François Cardarelli: Materials handbook, s. 638–639. Springer, 2008. ISBN 978-1846286681. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 26.2.2014). (englanniksi)