Borek żelaza

Ten artykuł dotyczy dobrze zdefiniowanych borków żelaza. Aby zapoznać się z żelazostopem, zobacz Ferroboron .
Borek diżelaza
Fe2B structure.png
Nazwy
nazwa IUPAC
Borek żelaza
Inne nazwy
Borek diżelaza, Fe 2 B
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
Numer WE
  • Fe2B : 234-490-4
Identyfikator klienta PubChem
  • Fe2B : DTXSID401015517 _
  • Fe2B : InChI=1S/ B.Fe
    Klucz: ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N
  • FeB: InChI=1S/B.2Fe
    Klucz: FSDZRQFSRALZQJ-UHFFFAOYSA-N
  • Fe2B : [B].[Fe]
  • Luty: [B].[Fe].[Fe]
Nieruchomości
Fe 2 B
Masa cząsteczkowa 122,501 g/mol
Wygląd ciało stałe ogniotrwałe
Gęstość 7,3 g/ cm3
Temperatura topnienia 1389 ° C (2532 ° F; 1662 K)
nierozpuszczalny
Struktura
Tetragonalny, tI12
I4/mc, nr 140
a = 0,511 nm, b = 0,511 nm, c = 0,4249 nm
4
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
Borek żelaza
FeB structure 2.png
Nazwy
nazwa IUPAC
Borek żelaza
Inne nazwy
Monoborek żelaza, FeB
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
ChemSpider
Numer WE
  • luty: 234-489-9
  • Fe2B : 234-490-4
Identyfikator klienta PubChem
  • FeB: InChI=1S/B.Fe
    Klucz: ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N
  • Fe2B : InChI=1S/ B.2Fe
    Klucz: FSDZRQFSRALZQJ-UHFFFAOYSA-N
  • Luty: [B].[Fe]
  • Fe2B : [B].[Fe].[Fe ]
Nieruchomości
luty
Masa cząsteczkowa 66.656
Wygląd szary proszek
Gęstość ~7 g/cm 3
Temperatura topnienia 1658 ° C (3016 ° F; 1931 K)
nierozpuszczalny
Struktura
Rombowy, oP8
Pnma, nr 62
a = 0,4061 nm, b = 0,5506 nm, c = 0,2952 nm
4
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).

Borek żelaza odnosi się do różnych związków nieorganicznych o wzorze Fe x B y . Dwa główne borki żelaza to FeB i Fe2B. Niektóre borki żelaza posiadają użyteczne właściwości, takie jak magnetyzm, przewodność elektryczna, odporność na korozję i ekstremalna twardość. Niektóre borki żelaza znalazły zastosowanie jako powłoki utwardzające żelazo. Borki żelaza mają właściwości ceramiki , takie jak wysoka twardość, oraz właściwości właściwości metali , takie jak przewodnictwo cieplne i przewodnictwo elektryczne . Powłoki borkowe na żelazie są lepsze pod względem mechanicznym, ciernym i antykorozyjnym. Monoborek żelaza (FeB) jest szarym proszkiem nierozpuszczalnym w wodzie. FeB jest twardszy niż Fe2B , ale jest bardziej kruchy i łatwiej pęka przy uderzeniu.

Tworzenie

Formacja termochemiczna

Borki żelaza można wytwarzać w wyniku termochemicznej reakcji związków bogatych w bor na powierzchni żelaza, tworząc mieszaninę borków żelaza, w procesie znanym jako borowanie . Istnieje wiele sposobów tworzenia powłok borkowych, w tym borowanie gazowe, borowanie stopioną solą i borowanie pakietowe. Zazwyczaj tetraborek węgla (B4C ) lub krystaliczny bor spieka się na powierzchni żelaza w topniku tetrafluoroboranowym w celu utworzenia powłok. Atomy boru dyfundują do podłoża żelaznego między 1023 a 1373 K. Najpierw tworzą warstwy Fe 2 B, a następnie tworzą warstwy FeB. Zakres tworzonych związków i składów zależy od warunków reakcji, w tym temperatury i otaczającego środowiska.

Masowy FeB można wytworzyć w prostej reakcji między żelazem a borem w wysokotemperaturowym piecu z gazem obojętnym lub w kuchence mikrofalowej.

Synteza

Nanocząstki borku żelaza zostały utworzone przez redukcję soli bromku żelaza w silnie koordynujących rozpuszczalnikach przy użyciu borowodorku sodu . Zostały również przygotowane przez redukcję soli żelaza przy użyciu borowodorku sodu :

4 FeSO 4 + 8 NaBH 4 +18 H 2 O → 2 Fe 2 B + 6 B(OH) 3 + 25 H 2 + 4 Na 2 SO 4

Struktura i właściwości

, że struktury FeB i Fe2B są śródmiąższowe. FeB jest rombowy, a Fe 2 B przyjmuje strukturę tetragonalną skoncentrowaną na ciele.

luty

FeB ma zygzakowate łańcuchy atomów boru, które są koordynowane przez siedem atomów żelaza. Atomy boru mają nieco zniekształconą koordynację trygonalnego pryzmatycznego atomu żelaza z pojedynczym czapeczką i dwóch sąsiadów atomów boru. Odległość pojedynczego wiązania BB wynosi 178 pm, odległość Fe-B wynosi 215-220 pm, a odległość Fe-Fe wynosi 240-272 pm. Każdy trygonalny pryzmat dzieli dwie prostokątne ściany z pobliskimi graniastosłupami, tworząc nieskończone kolumny pryzmatów.

Pojedynczy kryształ FeB jest zajęty przez domeny wiążące. Domeny wiązań są równoległe do osi łatwego namagnesowania i prostopadłe do osi twardego namagnesowania. Struktura domen zamykających jest opisana jako „rzędy i zygzaki gwiazdek”. Jego domeny wiążące mają wyróżniony kierunek orientacji granic głównych domen z rombowym kształtem domen zamykających.

FeB to miękki związek ferromagnetyczny, który staje się paramagnetyczny powyżej ~ 325 ° C (617 ° F). W powietrzu proszki FeB zaczynają reagować z otaczającym tlenem powyżej 300 ° C, chociaż oczekuje się, że materiały FeB luzem będą stabilne w powietrzu w znacznie wyższych temperaturach. FeB jest niezwykle twardym związkiem (15-22 GPa mierzonym metodą Vickersa), ale nie jest poszukiwany do stali borowanych, ponieważ warstwy FeB są kruche i podatne na odpryskiwanie stali lub żelaza.

Fe 2 B

Fe 2 B zawiera pojedyncze atomy boru w kwadratowej koordynacji antypryzmatycznej z atomami żelaza. Atomy boru są od siebie oddzielone, a najkrótsza odległość BB wynosi 213 pm. Odległość Fe-B wynosi 218 pm, a odległość Fe-Fe 240-272 pm.

Fe 2 B to związek ferromagnetyczny, który staje się paramagnetykiem w temperaturach powyżej 742 ° C (1368 ° F). W powietrzu proszki Fe 2 B zaczynają reagować z otaczającym tlenem powyżej 400°C. Wysoka twardość Fe2B (18,7 GPa lub 1907 HV mierzona metodą Vickersa) jest powodem, dla którego jednorodne warstwy Fe2B są formowane na wierzchu żelaza lub stali przez borowanie, aby uczynić je bardziej odpornymi na zużycie .

Luty 4

Główny artykuł: tetraborek żelaza

Aplikacje

Borowanie , zwane także borowaniem, jest często stosowane w celu poprawy odporności na ścieranie, korozję, zużycie i utlenianie. Jest stosowany w rafinerii ropy naftowej i gazu, wydobyciu chemikaliów, przemyśle motoryzacyjnym, rolniczym, wytłaczaniu, wytłaczaniu tekstyliów i formowaniu wtryskowym.

Powłoki na bazie żelaza zwróciły ostatnio uwagę ze względu na swoje właściwości mechaniczne, odporność na tarcie i korozję. W porównaniu z materiałami ceramicznymi lub cermetalowymi, których ludzie używali wcześniej, materiały na bazie żelaza są stosunkowo niedrogie, mniej strategiczne i mogą być produkowane ekonomicznie różnymi metodami termicznymi z łatwością wytwarzania i obróbki.

Zobacz też

  1. ^ a b c d e f   Haynes, William M., wyd. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (wyd. 92). CRC Naciśnij . P. 4,68. ISBN 978-1439855119 .
  2. Bibliografia   _ Badini, C. (1986). „Równowagi dystrybucji żelaza i niklu w dwóch polach fazowych układu Fe-Ni-B”. Journal of Materials Science . 21 (12): 4331–4334. Bibcode : 1986JMatS..21.4331G . doi : 10.1007/BF01106551 . S2CID 97916863 .
  3. ^ a b c   Lyakhova, MB; Pastuszenkow, YG; Żdanowa, OV (2013). „Właściwości magnetyczne i struktura domenowa pojedynczych kryształów FeB”. Metaloznawstwo i obróbka cieplna . 55 (1–2): 68–72. Bibcode : 2013MSHT...55...68Z . doi : 10.1007/s11041-013-9581-0 . S2CID 136585232 .
  4. ^   Haynes, William M. Handbook of Chemistry and Physics (wyd. 91). 2010, Boca Raton, Floryda: CRC Press. ISBN 978-1439820773
  5. ^ a b „Borowanie / borowanie (DHB)” . Technologie powlekania IBC . Technologie powlekania IBC . Źródło 17 listopada 2014 r .
  6. ^ a b Keddam, M; Chentouf, SM (2005). „Model dyfuzyjny do opisu wzrostu dwuwarstwy (FeB / Fe2B) podczas borowania proszku żelaza”. Aplikacja Surfować. nauka . 252 (2): 393–399. Bibcode : 2005ApSS..252..393K . doi : 10.1016/j.apsusc.2005.01.016 .
  7. Bibliografia   _ Kota, Sankalp S.; Barsoum, Michel W. (luty 2020). „Rentgenowska spektroskopia fotoelektronów faz MAB, MoAlB, M2AlB2 (M = Cr, Fe), Cr3AlB4 i ich binarnych monoborków” . Dziennik Europejskiego Towarzystwa Ceramicznego . 40 (2): 305–314. doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.09.040 . S2CID 204301968 .
  8. ^ ab Bocarsly    , Jozue D.; Levin, Emily E.; Humphrey, Samuel A.; Faske, Tom; Donner, Wolfgang; Wilson, Stephen D.; Seszadri, Ram (2019-07-09). „Sprzęgło magnetostrukturalne napędza zachowanie magnetokaloryczne: przypadek MnB kontra FeB” . Chemia materiałów . 31 (13): 4873–4881. doi : 10.1021/acs.chemmater.9b01476 . ISSN 0897-4756 . S2CID 197109775 .
  9. ^ Aloszyn, VG (1981). „Badanie składu i stanu chemicznego pierwiastków w borku żelaza metodą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów”. Journal of Solid State Chemistry . 38 (1): 105–111. Bibcode : 1981JSSCh..38..105A . doi : 10.1016/0022-4596(81)90478-3 .
  10. Bibliografia   _ Hosmani, SS (2014). „Borowanie w pakietach stali AISI 4140: mechanizm borowania i rola projektowania pojemników”. Materiały i procesy produkcyjne . 29 (9): 1062–1072. doi : 10.1080/10426914.2014.921705 . S2CID 137130309 .
  11. ^    Carbucicchio, M.; Reverberi, R.; Palobarini, G.; Sambogna, G. (marzec 1989). „Na wczesnych etapach utleniania borków żelaza”. Interakcje nadsubtelne . 46 (1–4): 473–479. Bibcode : 1989HyInt..46..473C . doi : 10.1007/BF02398233 . ISSN 0304-3843 . S2CID 93768377 .
  12. ^   Dossett, Jon L.; Totten, George E., wyd. (2013). „Borowanie (borowanie) metali [1]”. Borowanie (borowanie) metali[1] . Podstawy i procesy obróbki cieplnej stali . ASM International. s. 709–724. doi : 10.31399/asm.hb.v04a.a0005772 . ISBN 978-1-62708-165-8 . Źródło 2020-03-08 .
  13. Bibliografia   _ Albert, B.; Pottgen, R.; Huppertz, H. (2006). „Udoskonalenia struktury borków żelaza Fe 2 B i FeB”. Z. Kristallogr . 221 (5–7): 477. Bibcode : 2006ZK....221..477K . doi : 10.1524/zkri.2006.221.5-7.477 . S2CID 94924114 .
  14. ^   Shigematsu, Toshihiko (15.11.1975). „Mössbauer i badania strukturalne nad (Fe 1- x Mn x) 2 B”. Dziennik Towarzystwa Fizycznego Japonii . 39 (5): 1233–1238. Bibcode : 1975JPSJ...39.1233S . doi : 10.1143/JPSJ.39.1233 . ISSN 0031-9015 .
  15. ^   Ma, Shengqiang; Huang, Zhifu; Xing, Jiandong; Liu, Kanton; On, Yaling; Fu, Hanguang; Wang, Yong; Li, Yefei; Yi, Dawei (2015-01-28). „Wpływ orientacji kryształów na mikrostrukturę i właściwości masy międzymetalicznej Fe 2 B” . Dziennik badań materiałów . 30 (2): 257–265. Bibcode : 2015JMatR..30..257M . doi : 10.1557/jmr.2014.383 . ISSN 0884-2914 .
  16. ^   Totten, George E., wyd. (2017). „Odporność na zużycie i zatarcie borowanych (borowanych) powierzchni metalowych” . Technologia tarcia, smarowania i zużycia . ASM International. s. 653–660. doi : 10.31399/asm.hb.v18.a0006420 . ISBN 978-1-62708-192-4 . Źródło 2020-03-08 .
  17. ^   Żdanowa, OV; Lachowa, MB; Pastushenkov, YG (maj 2013). „Właściwości magnetyczne i struktura domenowa pojedynczych kryształów FeB”. Spotkał. nauka Obróbka cieplna . 55 (1–2): 68–72. Bibcode : 2013MSHT...55...68Z . doi : 10.1007/s11041-013-9581-0 . S2CID 136585232 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Iron_boride&oldid=1136191284 ”