Borkarbid
Strukturformel
Keine Strukturformel vorhanden
Allgemeines
Name Borcarbid
Andere Namen

Schwarzer Diamant

Summenformel B4C
CAS-Nummer 12069-32-8
Kurzbeschreibung glänzende schwarze Kristalle
Eigenschaften
Molare Masse 55,25 g/mol
Aggregatzustand

fest

Dichte

2,51 g/cm3[1]

Schmelzpunkt

2350 °C[1]

Siedepunkt

>2500 °C[1]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 20-36/37/38
S: 9-26-36/37
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Borcarbid (Summenformel B4C) ist ein sehr hartes Material mit einer Mohshärte von 9,3, welches als verschleißbeständiges Material genutzt wird. Borcarbid wird häufig als Metallcarbid klassifiziert; dies ist sehr umstritten, da Bor kein Metall ist. Die Differenz der Elektronegativität zwischen Bor und Kohlenstoff ist deutlich kleiner als 1,5; somit sind im Unterschied zu den metallischen (Einlagerungs-)Carbiden wie zum Beispiel Titancarbid (TiC) kovalente Nichtmetall-Nichtmetall-Bindungen vorhanden.

Inhaltsverzeichnis

Gewinnung und Darstellung

Borcarbid

Je nach Herstellungsprozess wird Borcarbid in Form eines feinen schwarzen Pulvers oder als grobe schwarzglänzende Kristalle erhalten.

Das grobkristalline Borcarbid wird erhalten bei der Herstellung aus Bortrioxid und Kohlenstoff im elektrischen Widerstandsofen bei 2400 °C:

\mathrm{2 \ B_2O_3 + 7 \ C \ \longrightarrow \ B_4C + 6 \ CO}
Herstellung von grobkristallinem Borcarbid


Das feinkristalline Pulver erhält man bei der Reduktion von Bortrioxid mit Magnesium in Gegenwart von Kohlenstoff:

\mathrm{2 \ B_2O_3 + 6 \ Mg + C \ \longrightarrow \ B_4C + 6 \ MgO}
Herstellung von pulverförmigem Borcarbid

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Borcarbid ist eine Nichtoxid-Keramik, die sich ähnlich wie Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid durch besondere Härte und Zähigkeit auszeichnet. Borcarbid-Keramik ist sehr verschleißbeständig bei niedrigen Temperaturen. Sie sind in Hinsicht auf ihre Härte sogar verschleißbeständiger als Siliciumnitrid-Keramiken, jedoch nur bei niedrigen Temperaturen, siehe unten.

Verschleißmechanismus

Verschleißmechanismus

Der Verschleiß durch Schlag oder Reibung erfolgt herkömmlich, indem durch mechanische Energie Teile des Gefüges herausgebrochen werden. In dieser Hinsicht ist Borcarbid der ideale Werkstoff, da er der härteste Werkstoff ist, welcher synthetisch ökonomisch hergestellt werden kann. Alternativ wären Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid als harte, verschleißbeständige Materialien zu wählen. Borcarbid schützt sich selbst gegen Oxidation (Passivierung), indem die Oberfläche des Materials mit Sauerstoff wie folgt reagiert:

\mathrm{2 \ B_4C + 7 \ O_2 \ \longrightarrow \ 2 \ CO + 4 \ B_2O_3} bzw.
\mathrm{2 \ B_4C + 8 \ O_2 \ \longrightarrow \ 2 \ CO_2 + 4 \ B_2O_3.}

Bei der Reaktion ist die Temperatur zu beachten, da in Folge des Boudouard-Gleichgewichtes Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenstoffdioxid gebildet werden kann. Das gebildete Bortrioxid ist ein Festkörper, welcher bereits bei 450 °C schmilzt, wenn es kristallin ist, sonst (amorph, glasig) schon früher. Die Schmelze hindert den Sauerstoff daran, weiter in die Matrix einzudringen, so dass die Oxidation der Matrix gestoppt wird. Das Problem ist, dass bei Verschleißanwendungen häufig wesentlich höhere Temperaturen als 450 °C erreicht werden, bei welchen Bortrioxid dünnflüssig ist. Hierdurch kann Luftsauerstoff leichter durch die Bortrioxidschmelze diffundieren. Bei der Oxidation von Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid entsteht bei Oxidation Siliciumdioxid, welches wesentlich zäher ist, so dass Luftsauerstoff langsamer durch die Schmelze diffundiert. Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid sind somit wesentlich oxidationsbeständiger.

Chemische Eigenschaften

Borcarbid ist ein chemisch sehr inertes Material. Es wird erst oberhalb von 1000 °C von Chlor oder Sauerstoff merklich angegriffen. Gegen Fluorwasserstoff und heiße Salpetersäure ist es vollkommen beständig.

Verwendung

Quellen

  1. a b c d e Sicherheitsdatenblatt (alfa-aesar)

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Borkarbīd — B6C entsteht aus Bor oder Borverbindungen mit Kohle bei Einwirkung des elektrischen Lichtbogens, bildet schwarze, glänzende Kristalle vom spez. Gew. 2,51, soll noch härter sein als Siliciumkarbid, widersteht Mineralsäuren und verbrennt bei 1000°… …   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • B2O3 — Kristallstruktur B3+       O2− …   Deutsch Wikipedia

  • Bor(III)-oxid — Kristallstruktur B3+       O2− …   Deutsch Wikipedia

  • Dibortrioxid — Kristallstruktur B3+       O2− …   Deutsch Wikipedia

  • Bortrioxid — Kristallstruktur B3+       …   Deutsch Wikipedia

  • Boroflux — Boroflux, Borsuboxyd oder Borkarbid, Desoxydationsmittel für Gußkupfer …   Lexikon der gesamten Technik

  • Corium (Reaktortechnik) — Als Corium (Kunstwortbildung aus en. core, (Reaktor )Kern, und der charakteristischen Wortendung ium, benutzt in der Terminologie der meisten chemischen Elemente) wird das geschmolzene Material bezeichnet, das in einem Kernreaktor bei einer… …   Deutsch Wikipedia

  • Karbid — Kar|bid das; [e]s, e <zu 3↑...id>: 1. (ohne Plur.) Kalziumkarbid (ein wichtiger Rohstoff der chem. Industrie). 2. chem. fachspr. Carbid: chem. Verbindung aus Kohlenstoff u. einem Metall od. Bor (Borkarbid) od. Silizium (Siliziumkarbid) …   Das große Fremdwörterbuch

  • карбид бора — Искусственный абразивный материал, в основном, состава В4С, изготовленный термическим путем из борсодержащего и углеродистого сырья. [ГОСТ 21445 84] Тематики обработка абразивная, абразивы DE Borkarbid …   Справочник технического переводчика

  • карбидборный шлифовальный материал — карбидборный шлифматериал [ГОСТ 21445 84] Тематики обработка абразивная, абразивы Синонимы карбидборный шлифматериал EN boron carbide abrasive DE Schleifmaterial aus Borkarbid …   Справочник технического переводчика

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”