Was ist Borcarbid?

(Was ist Borcarbid?)

Was ist Borcarbid?

Borcarbid ist ein schwarzer, metallisch glänzender Kristall, der allgemein als schwarzer Diamant bekannt ist. Es handelt sich um eine Art Pulverprodukt, das aus Borsäure als Hauptrohstoff hergestellt wird, wobei kohlenstoffhaltige Materialien wie Petrolkoks hinzugefügt werden und bei hohen Temperaturen geschmolzen und zerkleinert werden. Es gehört wie Diamant und kubisches Bornitrid zu den superharten Materialien.

Borcarbid ist in Wasser und organischen Lösungsmitteln unlöslich, weist eine starke chemische Stabilität auf, ist beständig gegen Säure- und Alkalikorrosion und reagiert nicht mit fast allen Säure- und Alkalilösungen. Borcarbid weist außerdem die folgenden Eigenschaften auf: großer thermischer Neutroneneinfangquerschnitt, starke Neutronenabsorptionskapazität, daher wird es als Neutronenabsorber, Halbleiter usw. bezeichnet.

Borcarbid Eigenschaften

Borcarbid (B4C) ist grauschwarz und ein sehr hartes, künstliches Material. Seine Mohshärte beträgt 9.3 und seine Mikrohärte 5500–6700 kg/mm², womit es nur von Diamant und kubischem Bornitrid übertroffen wird. Die Kristallstruktur von Borcarbid ist hexagonal. Die Dichte beträgt 2 g/cm³. Der Schmelzpunkt beträgt 2.52 °C und es zersetzt sich und verflüchtigt sich schnell, wenn die Temperatur über 3 °C liegt. Sein linearer Ausdehnungskoeffizient beträgt 2450 × 2800-4.5/°C und seine Wärmeleitfähigkeit beträgt 10 W (m²K) bzw. 6 W/(m²K). Sein spezifischer Widerstand beträgt 121.42 (62.80 °C) Ω cm und 0.44 (20 °C) Ω cm. Borcarbid ist beständig gegen Säure- und Alkalikorrosion, wird von den meisten geschmolzenen Metallen nicht benetzt und weist eine hohe chemische Stabilität auf. Borcarbid kann der Oxidation von Luft bei 0.02 °C widerstehen, oxidiert jedoch in oxidierender Atmosphäre bei über 500 °C leicht. Borcarbidpulver hat eine sehr hohe Schleifleistung, die 1000 % höher ist als die von Siliziumkarbid und 900/50-mal höher als die von Korund. Borcarbidpulver ist ein ausgezeichnetes Schleifmaterial und verschleißfestes Material.

Wofür wird Borcarbid verwendet?

Borcarbid kann als Schleifmittel und als Rohmaterial zur Herstellung von Schleifwerkzeugen verwendet werden. Es eignet sich zum Schleifen, Polieren, Bohren und für andere Bearbeitungen aller Arten von Hartmetallwerkzeugen, -formen, -teilen, -komponenten und Edelsteinen. Borcarbid kann mit der entsprechenden Menge Öl oder Wasser als Schmiermittel zu Schleifpaste und Polierpaste verarbeitet werden. Borcarbid kann auch als Rohmaterial zur Herstellung von Metallboriden, Borlegierungen, Borstahl usw. verwendet werden. Darüber hinaus kann es bei besonderem Bedarf zur Herstellung von heißgepressten Borcarbidprodukten als verschleißfeste und hochtemperaturbeständige Komponenten wie Düsen, Dichtungsringe, Gyroskope, petrochemische Teile sowie leichte und hochfeste Komponenten in der Militärtechnik und Steuerstäbe von Atomreaktoren verwendet werden.

Synthese von Borcarbid

Die industrielle Methode zur Synthese von Borcarbid besteht darin, Borsäureanhydrid mit überschüssigem Kohlenstoff zu reduzieren. Das Prinzip ist:

2B2O3+7C B4C+6CO.

Die Synthesereaktion kann in einem Widerstandsofen oder einem Lichtbogenofen durchgeführt werden. Eine bessere Methode besteht darin, die Mischung aus Boranhydrid und Kohlenstoff zu erhitzen, um Borcarbid in einem Widerstandsofen bei einer niedrigeren Zersetzungstemperatur als die von Borcarbid herzustellen. Das mit dieser Methode synthetisierte Borcarbid enthält wenig freien Kohlenstoff und manchmal etwas freies Bor. Beim Schmelzen im Lichtbogenofen ist die Temperatur des Lichtbogens ziemlich hoch und Borcarbid beginnt bei 2200 °C in eine kohlenstoffreiche Phase und Bor zu zerfallen. Bor verflüchtigt sich bei hohen Temperaturen aus dem Reaktionsraum, sodass das endgültige Reaktionsprodukt viel freien Kohlenstoff enthält. Die Qualität ist schlecht.

Der Herstellungsprozess von Borcarbid durch Lichtbogenschmelzen ist in Abbildung 1 dargestellt. Unter Verwendung von Borsäure (Massenanteil > 92 %), künstlichem Graphit (Massenanteil an festem Kohlenstoff > 95 %) und Steinkoks (Massenanteil an festem Kohlenstoff > 85 %) wird die Reaktionsformel gemäß der Reaktionsformelberechnung synthetisiert:

4H3BO3+7C=B4C+6CO+6H2O.

Darunter sind 50 % Kunstgraphit und 50 % Petrolkoks. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie Verflüchtigung und Oxidation bei hohen Temperaturen beim Lichtbogenschmelzen ist die Zugabe von Borsäure 2 % höher als der berechnete Wert und die Zugabe von Kunstgraphit und Petrolkoks ist 3 % bzw. 4 % höher als der berechnete Wert. Nachdem die drei Arten von Rohstoffen in der Kugelmühle gleichmäßig vermischt wurden, wurde die Reduktions- und Karbonisierungsreaktion in einem einphasigen Doppelelektroden-Lichtbogenofen oder einem dreiphasigen Lichtbogenofen durchgeführt. Die Lichtbogenschmelztemperatur wurde auf 1700–2300 °C geregelt. Beim Schmelzprozess ist es am besten, die Zufuhr chargenweise durchzuführen, um den Lichtbogen abzudecken und ein geschlossenes Lichtbogenschmelzen zu erreichen. Nach dem Schmelzen wird die Schmelze auf Ruß- oder Kohlenstoffelektroden abgekühlt und dann die Masse mit einem Hammer in 50 mm große Stücke zerschlagen. Dann werden je nach Form des Querschnitts der Fragmente die nicht qualifizierten Blöcke aus Überbrand und Rohbrand herausgesucht. Erfahrungsgemäß ist der Querschnitt des Rohbrandblocks weiß oder grau; der Querschnitt des Überbrandblocks ähnelt Graphitflocken oder einem porösen Schmelzkörper; alle mit einem dichten Querschnitt ähnlich einem Stahl- oder metallurgischen Koksstreifenabschnitt oder Sandkornabschnitt sind qualifizierte Blöcke, der Massenanteil von Borcarbid beträgt 94–97 % und der Massenanteil von freiem Kohlenstoff beträgt weniger als 1.5 %. Der qualifizierte Block wird dann in heißes Wasser eingeweicht und gedämpft und anschließend mit Wasser gewaschen, um daran haftende Borsäure, Borsäureanhydrid und Kohlenstoffsubstanzen zu entfernen. Waschen und trocknen Sie die Brocken und zerkleinern Sie sie dann durch ein 2.362-mm-Sieb. Das weitere Grob- und Feinmahlen kann in einer Rotationskugelmühle oder einer Vibrationskugelmühle durchgeführt werden, wobei die Grobmahlzeit kürzer und die Feinmahlzeit länger ist. Die Eisenbeimischung im Kugelmahlprozess kann mit heißer Schwefelsäure bei 80 °C gewaschen und entfernt werden. Die Schwefelsäuremenge beträgt 30 % des Materials. Die Entfernung des Eisens durch Beizen erfolgt im Beiztank. Zuerst das Material hinzufügen, dann Säure hinzufügen, dann 60 'Wasser hinzufügen, mit Blattmark verrühren und mit Dampf erhitzen, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern. Nach dem Beizen und Einweichen für 12 Stunden mit Wasser verdünnen, belüften und umrühren. Nach weiteren 12 Stunden Halten die Säure entfernen und mit Wasser neutral spülen. Schließlich werden die gereinigten Materialien mit Absetzsemikolonen und seriellen Waschsemikolonen in verschiedene Partikelgrößen sortiert. Das Absetzsemikolon dient zum Aufteilen des feinen Schleifmittels in feines Pulver von W35 bis W40 und das serielle Waschsemikolon dient zum Aufteilen des groben Schleifmittels in grobe Partikel von W4012000. Das Sedimentationssemikolon ist das feine Schleifpulver, das in feines Schleifpulver und Wasserwaschsemikolon unterteilt wird. Bei einer weiteren Klassifizierung der groben Partikel können 120 Partikel durch Siebverfahren in 100, 80, 70, 60 und noch gröbere Partikel unterteilt werden.

Borcarbid Preis

Der Preis wird von vielen Faktoren beeinflusst, darunter Angebot und Nachfrage auf dem Markt, Branchentrends, Konjunkturaktivität, Marktstimmung und unerwartete Ereignisse.

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