Titanborid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Titanborid
_ Ti 0 _ B
Allgemeines
Name Titanborid
Andere Namen

Titandiborid

Verhältnisformel TiB2
Kurzbeschreibung

graues Pulver[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12045-63-5
EG-Nummer 234-961-4
ECHA-InfoCard 100.031.771
PubChem 92028754
Wikidata Q4093696
Eigenschaften
Molare Masse 69,49 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Dichte

4,52 g·cm−3 (25 °C)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1]
Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​312​‐​332
P: 280[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Titanborid, auch Titandiborid, ist eine anorganische chemische Verbindung des Bors aus der Gruppe der Boride.

Gewinnung und Darstellung

Titanborid wird carbothermisch durch Sintern oder in flüssiger Phase im Lichtbogenofen dargestellt.[2] Es kann auch an glühenden Wolframfäden aus Dampfgemischen von Titan(III)-chlorid, Bortribromid und Wasserstoff bei 1400 bis 1600 °C gewonnen werden.[3]

Oder man setzt Gemische der flüchtigen Chloride mit Wasserstoff um:[4]

TiCl 4 + 2 BCl 3 + 5 H 2 ⟶ TiB 2 + 10 HCl {\displaystyle {\ce {TiCl4 + 2 BCl3 + 5 H2 -> TiB2 + 10 HCl}}}

Es entsteht auch beim Sintern von Keramik mit ähnlichen Verbindungen.[5]

ZrB 2 + TiO 2 ⟶ ZrO 2 + TiB 2 {\displaystyle {\ce {ZrB2 + TiO2 -> ZrO2 + TiB2}}}

Auch die Herstellung durch Reaktion von Titandioxid mit Bortrioxid sowie Aluminium-, Silicium- oder Magnesiumpulver als Reduktionsmittel möglich.[6]

3 TiO 2 + 3 B 2 O 3 + 10 Al ⟶ 3 TiB 2 + 5 Al 2 O 3 {\displaystyle {\ce {3TiO2 +3B2O3 +10Al -> 3TiB2 +5Al2O3}}}

Beim sogenannten Borcarbidverfahren erfolgt eine Oberflächenhärtung zu Titanborid mit zusätzlichem Kohlenstoff und Titandioxid als Edukten:[6]

2 TiO 2 + B 4 C + 3 C ⟶ 2 TiB 2 + 4 CO {\displaystyle {\ce {2 TiO2 + B4C + 3 C -> 2 TiB2 + 4CO}}}

Eigenschaften

Titanborid ist ein graues Pulver,[1] das eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt.[2]

Verwendung

Titanborid wird zusammen mit Bornitrid als Material für Verdampferschiffchen verwendet. In kleinerem Umfang wird es als Versuchsmaterial für Kathoden von Alumnium-Schmelzflusselektrolysezellen und als Panzermaterial[2][7] sowie als Ersatz für Diamantstaub und für Beschichtungen verwendet. Durch Einlagerung von Titanborid-Partikeln in Aluminium lassen sich die Eigenschaften (z. B. Härte) des Aluminiums verbessern, so nutzt man die »leichte« Legierung Al·x TiB2 anstelle schwerer Legierungen wie Stahl z. B. beim Fahrrad-, Motoren- und Flugzeugbau (nach ISPRAM-Verfahren = in situ processing of aluminum matrix composites).[8]

3 K 2 TiF 6 + 6 KBF 4 + 10 Al ⟶ 3 TiB 2 + 4 K 3 AlF 6 + 6 AlF 3 {\displaystyle {\ce {3 K2TiF6 + 6 KBF4 + 10 Al -> 3 TiB2 + 4 K3AlF6 + 6 AlF3}}}

Es wird auch für Mantelrohre von Thermoelementen und zum Bau von Behältern für flüssige Metalle wie Aluminium eingesetzt.[9]

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d e f Datenblatt Titanium boride, powder, <10 μm bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 15. September 2015 (PDF).
  2. ↑ a b c Wolfgang Kollenberg: Technische Keramik Grundlagen, Werkstoffe, Verfahrenstechnik. Vulkan-Verlag GmbH, 2004, ISBN 978-3-8027-2927-0, S. 339 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  3. ↑ Richard Kieffer, Paul Schwarzkopf: Hartstoffe und Hartmetalle. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-7091-3901-1, S. 259 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  4. ↑ Gert Blumenthal, Dietmar Linke, Siegfried Vieth: Chemie - Grundwissen für Ingenieure. Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-8351-9047-4, S. 239 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  5. ↑ Hermann Salmang, Horst Scholze: Keramik. Springer-Verlag, 2006, ISBN 978-3-540-49469-0, S. 380 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  6. ↑ a b Horst Briehl: Chemie der Werkstoffe. Springer Science & Business Media, 2007, ISBN 978-3-8351-0223-1, S. 253 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  7. ↑ James W. McCauley, Andrew Crowson, William A. Gooch, Jr., A. M. Rajendran, Stephan J. Bless, Kathryn Logan, Michael Normandia, Steven Wax: Ceramic Armor Materials by Design. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 1-118-38110-6, S. 633 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  8. ↑ Nebengruppenelemente, Lanthanoide, Actinoide, Transactinoide Band 2: Nebengruppenelemente, Lanthanoide, Actinoide, Transactinoide, Anhänge. Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2016, ISBN 978-3-11-049590-4, S. 1806 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  9. ↑ Ralf Steudel: Chemie der Nichtmetalle Synthesen - Strukturen - Bindung – Verwendung. Walter de Gruyter, 2013, ISBN 978-3-11-030797-9, S. 212 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).