Бориды

Известны для большинства элементов подгрупп Ia-IIа и IIIб-VIIIб, а также алюминия; для некоторых элементов подгрупп Iб-IIб известны бинарные системы с высоким содержанием бора (например, СuВ22, ZnB22), которые относят не к химическим соединениям, а к твердым растворам. Один металл может образовывать несколько боридов разного состава. Различают богатые металлом низшие бориды (Мe₃В, Мe₂В, Мe₃В₂, MeB, Me₃B₄) и богатые бором высшие бориды (МeВ₂, МeВ₄, МeВ₆, МeВ₁₂ и др.).

Названия боридов включают название металла с приставкой, указывающей число атомов металла в формуле, и слово «борид» с обозначением числа атомов бора, например W₂В₅ — пентаборид дивольфрама.

Характерная кристаллохимическая черта боридов — наличие в их структурах обособленных конфигураций из атомов бора. Химическая стойкость боридов определяется в основном силами связи бор-бор в решетках боридов и увеличивается с повышением содержания в них бора. Наибольшая химическая стойкость (по скорости гидролитического разложения) наблюдается у гексаборидов и додекаборидов.

Бориды устойчивы к действию воды (кроме низших боридов бериллия и магния), соляной, фтористоводородной и карбоновых кислот, легко разлагаются серной и азотной кислотами при нагревании, взаимодействуют с расплавами щелочей, карбонатов и сульфатов щелочных металлов. При окислении на воздухе бориды образуют оксиды металла и бора, причем на поверхности боридов формируются пленки пироборатов, обладающие защитными свойствами. Бориды титана и циркония устойчивы к действию расплавов металлов.

Бориды не разлагаются в вакууме при нагревании до их температур плавления. При испарении они диссоциируют на элементы. Бориды металлов I и II групп, а также других металлов со степенью окисления +1 и +2, обладают типично полупроводниковыми свойствами. Бориды металлов с высшими степенями окисления по электрической проводимости, как правило, значительно превосходят соответствующие металлы. Наибольшей термической стабильностью обладают соединения металлов III и IV групп.

1) взаимодействие металла с бором с использованием внешнего нагрева (спекание, сплавление) либо инициированием внешним источником тепла с последующим разогревом реагентов благодаря выделению теплоты реакции (самораспространяющийся высокотемпературный синтез). Образующиеся бориды имеют вид спеков, требующих размола;

2) восстановление оксида металла смесью бора и углерода, карбидом бора или бором при 1500-2000°С в вакууме. Бориды получаются в виде порошков с размером частиц 1-40 мкм;

3) электролиз расплавов боратов и оксидов металлов (лабораторный способ). Образуются монокристаллы размером до 1 мм;

4) взаимодействие металл- и борсодержащих соединений в условиях низкотемпературной плазмы. Образуются порошки с размером частиц 50-100 нм.

Монокристаллы боридов размером до 5 мм получают кристаллизацией из растворов бора и металлов в расплавах алюминия и цинка, крупные монокристаллы диаметром до 20 и длиной до 100 мм — методами зонной плавки, или Вернейля.

Изделия из порошков боридов изготавливают спеканием предварительно спрессованных заготовок или горячим прессованием. Покрытия из боридов на различных подложках получают методом осаждения из газовой фазы при взаимодействии галогенидов металлов и бора, плазменного напыления порошков и др.

Среди важнейших представителей боридов: диборид титана (применяется для изготовления испарителей для расплавов металлов и футеровки электролизеров, как компонент жаропрочных сплавов, инструментальных материалов, износостойких наплавочных покрытий (в основном в виде двойного борида (Ti, Cr)B₂)); диборид циркония (применяется для изготовления защитных чехлов и элементов термопар (в паре с графитом), как нейтронопоглощающий материал для ядерных реакторов и компонент жаропрочных сплавов); диборид хрома (компонент износостойких наплавочных покрытий); гексаборид лантана (применяется в качестве эмиттеров в электроннолучевых устройствах средней и высокой мощности); гексаборид кальция (применяется как абразив, нейтронопоглощающий материал).