Diboreto de titânio - Titanium diboride
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.031.771 
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| Número EC | |
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PubChem CID
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| TiB 2 | |
| Massa molar | 69,489 g / mol |
| Aparência | cinza metálico não lustroso |
| Densidade | 4,52 g / cm 3 |
| Ponto de fusão | 3.230 ° C (5.850 ° F; 3.500 K) |
| Estrutura | |
| Hexagonal, hP1 | |
| P6 / mmm | |
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a = 302,36 pm , c = 322,04 pm
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |
O diboreto de titânio (TiB 2 ) é uma cerâmica extremamente dura que possui excelente condutividade térmica, estabilidade à oxidação e resistência ao desgaste . TiB 2 também é um condutor elétrico razoável, portanto, pode ser usado como um material catódico na fundição de alumínio e pode ser moldado por usinagem de descarga elétrica .
Propriedades físicas
O TiB 2 compartilha algumas propriedades com o carboneto de boro e o carboneto de titânio , mas muitas de suas propriedades são superiores às do B 4 C e TiC:
Dureza excepcional em temperaturas extremas
- 2º material mais duro a 3000 ° C (# Diamante )
- 3º material mais duro a 2800 ° C (# cBN )
- 4º material mais duro a 2100 ° C (# B 4 C )
- 5º material mais duro a 1000 ° C (# B 6 O )
Vantagens sobre outros boretos
- Módulo elástico de boreto mais alto
- Maior resistência à fratura de boreto
- Maior força de compressão de boreto
- 2º maior ponto de fusão de boreto (3225 ° C) (# HfB 2 )
Outras vantagens
- Alta condutividade térmica (60-120 W / (m K)),
- Alta condutividade elétrica (~ 10 5 S / cm)
Inconvenientes
- Difícil de moldar devido à alta temperatura de fusão
- Difícil de Sinter devido à alta ligação covalente
- Limitado à prensagem de pequenas peças monolíticas usando Spark Plasma Sintering
Propriedades quimicas
Com relação à estabilidade química, o TiB 2 é mais estável em contato com o ferro puro do que o carboneto de tungstênio ou o nitreto de silício .
O TiB 2 é resistente à oxidação no ar em temperaturas de até 1100 ° C e aos ácidos clorídrico e fluorídrico , mas reage com álcalis , ácido nítrico e ácido sulfúrico .
Produção
TiB 2 não ocorre naturalmente na terra. O pó de diboreto de titânio pode ser preparado por uma variedade de métodos de alta temperatura, como as reações diretas de titânio ou seus óxidos / hidretos, com boro elementar acima de 1000 ° C, redução carbotérmica por reação termite de óxido de titânio e óxido de boro ou hidrogênio redução de halogenetos de boro na presença do metal ou seus halogenetos. Entre as várias rotas de síntese, a síntese eletroquímica e as reações de estado sólido foram desenvolvidas para preparar diboreto de titânio mais fino em grande quantidade. Um exemplo de reação de estado sólido é a redução borotérmica, que pode ser ilustrada pelas seguintes reações:
(1) 2 TiO 2 + B 4 C + 3C → 2 TiB 2 + 4 CO
(2) TiO 2 + 3NaBH 4 → TiB 2 + 2Na (g, l) + NaBO 2 + 6H 2 (g)
A primeira rota de síntese (1), entretanto, não pode produzir pós nanométricos. O TiB 2 nanocristalino (5–100 nm) foi sintetizado usando a reação (2) ou as seguintes técnicas:
- Reação em fase de solução de NaBH 4 e TiCl 4 , seguida de recozimento do precursor amorfo obtido a 900–1100 ° C.
- Liga mecânica de uma mistura de pós elementares de Ti e B.
- Processo de síntese de auto-propagação em alta temperatura envolvendo a adição de quantidades variáveis de NaCl.
- Síntese autopropagada em alta temperatura (MA-SHS).
- Reação solvotérmica em benzeno de sódio metálico com pó de boro amorfo e TiCl 4 a 400 ° C:
- TiCl 4 + 2 B + 4 Na → TiB 2 + 4 NaCl
Muitas aplicações de TiB 2 são inibidas por fatores econômicos, particularmente os custos de densificação de um material de alto ponto de fusão - o ponto de fusão é cerca de 2970 ° C e, graças a uma camada de dióxido de titânio que se forma na superfície das partículas de um pó , é muito resistente à sinterização . A mistura de cerca de 10% de nitreto de silício facilita a sinterização, embora a sinterização sem nitreto de silício também tenha sido demonstrada.
Filmes finos de TiB 2 podem ser produzidos por várias técnicas. A galvanoplastia de camadas de TiB 2 possui duas vantagens principais em comparação com a deposição de vapor físico ou deposição de vapor químico : a taxa de crescimento da camada é 200 vezes maior (até 5 μm / s) e os inconvenientes de cobrir produtos com formas complexas são drasticamente reduzidos.
Aplicações potenciais
O uso atual de TiB 2 parece estar limitado a aplicações especializadas em áreas como armadura resistente a impactos , ferramentas de corte , cadinhos , absorvedores de nêutrons e revestimentos resistentes ao desgaste.
O TiB 2 é amplamente utilizado em barcos de evaporação para revestimento a vapor de alumínio . É um material atraente para a indústria do alumínio como inoculante para refinar o tamanho do grão na fundição de ligas de alumínio , devido à sua molhabilidade e baixa solubilidade em alumínio fundido e boa condutividade elétrica.
Filmes finos de TiB 2 podem ser usados para fornecer resistência ao desgaste e à corrosão em um substrato barato e / ou resistente.