» » Соединения бора с металлами
28.04.2015

Бор не образует соединения (или они экспериментально не установлены) со щелочными металлами, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Sn, Ge, Pb, As и Sb. В то же время известно, что в отдельных случаях могут быть получены сплавы, например, щелочных металлов с бором, отвечающие по соотношению компонентов тому или иному гипотетическому соединению. Для остальных металлов известны соединения с бором, обладающие рядом свойств, интересных для новых отраслей науки и техники. Для соединений бора с металлами характерно разнообразие типов срязи — электронная, ковалентная и смешанная.
Известные способы получения в зависимости от свойств исходных компонентов и применяемых восстановителей боридов могут быть классифицированы следующим образом:
- образование боридов при взаимодействии свободных металлов и бора;
- образование боридов при совместном восстановлении бора и металла из смеси их окислов углеродом свободным или карбидным или ме таллами,
- образование боридов при электролитическом восстановлении бора и металла из их соединений в среде подходящего по составу электролита;
- образование боридов при термической диссоциации летучих и термически не стойких соединений бора и нужного металла.
Образование боридов при взаимодействии свободных металлов и бора может проходить в жидкой и твердой фазах. Жидкофазный процесс обычно требует более высокой температуры, и поэтому применим в том случае, когда исходные продукты имеют в требуемом интервале температур низкую упругость паров. Плавка исходных компонентов и образование борида осуществляется в герметических печах, в вакууме или атмосфере инертного газа с электродуговым, электроннолучевым или индукционным нагревом Получаемые плавленые бориды всегда несколько загрязняются элементами футеровочного материала.
Получение боридов при проведении процесса в твердой фазе осуществляется или спеканием тщательно перемешанных порошков исходных компонентов или горячим прессованием с последующим спеканием. Нагрев и спекание спрессованных заготовок из порошков исходных компонентов производят проходящим или индукцированным током. Сплавы, получаемые спеканием в твердой фазе, всегда пористы, но в большинстве случаев отличаются более равномерным распределением компонентов по заготовке, чем это имеет место в плавленых боридах.
Получение боридов при совместном восстановлении бора и металла основано на следующих схематических уравнениях реакции:
Соединения бора с металлами

Способы, использующие реакцию (1), являются типично металлотермическими и обычно проводятся за счет выделяемого тепла или частично подводимого от внешнего нагревателя. Процесс восстановления осуществляют в открытых аппаратах.
Недостатками способа являются необходимость отделения полученного борида от шлака и загрязнение полученного борида боридом металла-восстановителя.
Неизбежное получение смеси боридов восстанавливаемого металла и металла-восстановителя ограничивает применение металлотермического способа в производстве. Способы, основанные на реакции (2), проводятся при подводе тепла от внешнего источника. Процесс восстановления углеродом проводят в открытых аппаратах, но часто в закрытых (с атмосферой инертного газа) или в вакууме.
Для восстановления в открытых установках характерно, что получаемые бориды сильно загрязнены карбидом и свободным углеродом, кроме того, эти процессы связаны с повышенным расходом борного ангидрида. Осуществление процесса в закрытых аппаратах и в вакууме при непрерывном удалении летучих продуктов реакции приводит к завершению процесса восстановления и последующего образования боридов из шихты с расчетным расходом реагентов. Процесс проводится при температуре 1500—1800°.
Способы, основанные на реакции (3), проводятся в закрытых аппаратах и по сути являются разновидностью углетермического восстановления окислов, рассмотренного выше.
Электрохимические способы производства боридов используют способность бора соединяться с другими металлами в момент их восстановления в электролизной ванне. В качестве электролита используются фториды магния, кальция и лития. Бор и требуемый металл вводят в ванну в виде кислородных соединений. Температура электролита поддерживается обычно 900—1100°.
Бориды получаются в виде мелкокристаллических образований, осаждающихся на дне ванны. При тщательной очистке получаемых кристаллов можно получить относительно чистые бориды. Считают, что электролитический способ получения боридов экономически не эффективен.
Способы получения боридов, основанные на термической диссоциации летучих и термически нестойких соединений бора и требуемого металла, не имеют пока промышленного значения. Однако эти способы крайне интересны и перспективны для борирования поверхностей изделий из металла, работающих в тяжелых условиях.
Многокомпонентные бориды металлов могут быть получены по одному из рассмотренных способов, но в настоящее время получаются преимущественно методами металлокерамики из двойных боридов.