Titanborid

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

Titandiborid

Verhältnisformel TiB2
Kurzbeschreibung

graues Pulver[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer 234-961-4
ECHA-InfoCard 100.031.771
Eigenschaften
Molare Masse 69,49 g·mol −1
Aggregatzustand

fest[1]

Dichte

4,52 g·cm−3 (25 °C)[1]

Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze H: 302​‐​312​‐​332
P: 280 [1]
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

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

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

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}}} {\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

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  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). 
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