Борид вольфрама

13.09.2019

Получение


Вольфрам и бор образуют в электрической дуговой печи весьма твердый сплав. Сплавлением и спеканием удавалось получить из смеси бора и вольфрама диборид вольфрама.

Наращиванием не удалось получить борид вольфрама по тем же причинам, что и борид тантала. Всегда одновременно с боридом отлагается и чистый вольфрам.

Электролиз расплава 1/9WO3 + 2В2О3 * Na2O + NaF при 960° позволил получить хорошо кристаллизующийся борид с 5,1—5,4% В и 93,9—94,5% W, т. е. моноборид (теоретически 5,56% В). Состав осадка в общем случае не зависит от содержания в ванне ангидрида вольфрама. В некоторых случаях осадок содержал больше бора, чем в монобориде.

Моноборид вольфрама был получен также прокаливанием соответствующей смеси вольфрама и бора при 1800—2000° в вакуумной печи с вольфрамовой трубой.

Алюминотермический диборид вольфрама выделяют из продукта реакции (смесь WO3 + B2O3 + Al + S) в виде непрозрачных темно-коричневых, металлических гексагональных пластинок. Однако этот процесс затруднителен.

Кисслинг получал сплавы вольфрам-бор вплотъ до 71,4% (атомн.) В 48-часовым прокаливанием смеси порошка вольфрама с чистым бором при 1200° в вакууме или кратковременным -спеканием прессованных смесей при 1500—1600° в вакуумной печи. Бориды W2B, WB и W2B5 были получены из смеси компонентов при спекании в молибденовых тиглях в атмосфере разреженного аргона.

Применяя двухстадийный процесс и аппаратуру, подобную Изображенной на рис. 18, можно получать борид вольфрама наращиванием. Сначала на нити отлагают вольфрам, а затем осаждают бор ив газовой фазы, состоящей из BCl3 + H2.

При осаждении бора непосредственно на вольфрамовой проволоке при 1000—1600° (из BCl3 без водорода, в вакууме 1—1,5 мм рт. ст.) получают поверхностные покрытия различной структуры в зависимости от режима; однако бориды вольфрама не образуются.

При горячем прессовании смесей вольфрама или карбида вольфрама с бором или карбидом бора образуются моноборид в-ольфрама и борид W2B5. Образуется также в-модификация моноборида вольфрама, устойчивая при высоких температурах.

Система вольфрам — бор


Систему детально исследовал рентгенографически Кисслинг. Три найденные им фазы очень сходны с аналогичными соединениями в системе молибден — бор. Данные Кисслинга получили подтверждение.

Растворимость бора в вольфраме -весьма мала. у-фаза [33,3% (атоме.) В, т. е. W2B] имеет тетрагональную решетку CuAl2 (С16), изоморфную соединениям Mo2B, Fe2B, Co2B и NiB [b-фаза с областью гомогенности в пределах 48—51% (атомн.) В], очевидно, моноборид вольфрама. Как и в системе молибден — бор, здесь также был обнаружен высокотемпературный 0-моноборид с орторомбической решеткой (изоморфен монобориду хрома); температура превращения 1850°. е-фаза, по Кисслингу, гомогенна в пределах 67—68% (атомн.) В, имеет гексагональную структуру и отвечает составу W2B5. Диборид. вольфрама (аналогично дибориду молибдена) до сих пор не найден. Температуры плавления эвтектик между тремя боридами вольфрама лежат выше 2000°. Температуры плавления чистых боридов, плавящихся без разложения, соответственно значительно выше.

Свойства


Моноборид вольфрама — серый металлический порошок. Электролитический борид вольфрама представляет собой блестящие, хорошо сформированные кристаллики. Моноборид вольфрама не растворяется в соляной кислоте; растворим в серной и азотной кислотах (при нагреве), в царской водке, особенно в присутствии плавиковой кислоты. Активно взаимодействует с расплавленными гидроокисями щелочных металлов и нитридами.

В токе сухого аммиака при 1100° все фазы вольфрам-бор разлагаются, образуя вольфрам и BN.

Борид W3B восстанавливается до металла титаном, танталом и цирконием. Реакция с углеродом дает при 1990° моноборид и монокарбид вольфрама. Борид W2B имеет тетрагональную структуру CuAl2 (С16) с периодами решетки а = 5,564 А, с = 4,740 А. Расчетная плотность 16,72 г/см3; пикнометрический удельный вес 16,0 г/см3. В атмосфере аргона борид W2B устойчив до 2150°.

Моноборид вольфрама также обладает тетрагональной решеткой с периодами а = 3,115 А; с = 16,92 А. Расчетная плотность 16,0 г/см3; пикнометрический удельный вес 15,3 г/см3 (по Вейсу, уд. вес 15,1 г/см3).

Высокотемпературная в-модификация моноборида вольфрама имеет орторомбическую решетку (типа CrB) с периодами а = 3,19 А; b = 8,40 А; с = 3,07 А.

Борид W2B5 обладает гексагональной решеткой с периодами а = 2,982 А; с = 13,87 А (расчетная плотность 13,1 г/см3). Пикнометрический удельный вес 11,0 г/см3.

Твердость моноборида вольфрама по Moocy 9. Температура плавления моноборида 2860+80°; борида W2B 2770+80°.

По данным Агте, температура плавления брикета состава WB 2920+50° (?). По данным, моноборид заметно распадается в атмосфере аргона уже при 2040°, борид W2B5 — при 1810°.

Удельное электрическое сопротивление борида W2B5 около 21 мком*см. Бориды вольфрама не обнаруживают сверхпроводимости вплоть до 1,8 К.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна