四硼化鎢淺析

與一硼化鎢(BW)、硼化二鎢(BW2)、二硼化鎢(WB2)和五硼化二鎢(W2B5)一樣,四硼化鎢(WB4)也是由過渡金屬鎢(W)元素和非金屬硼(B)元素組合成的一種無機化合物,具有出色的機械性能和電學性能,因而在機械加工、極端條件下電極製備等領域有著重要的應用。由于鎢原子和硼原子的比例不同,所以不同硼化鎢的理化性質、生産方法和用途等方面也存在一定的區別。下面主要介紹的是WB4的基本信息。

四硼化鎢圖片

四硼化鎢圖片

從概念上來看,四硼化鎢是由1個鎢原子和4個確原子組成的一種黑色粉末,是一種新型的超硬材料,英文名Tungsten Tetraborate,化學式WB4,相對分子量爲227.85。

從物理化學性質上來看,WB4的外觀爲黑色粉末狀,具有高硬度、低導電率、耐高溫、抗磨損、良好的化學穩定性和能在常壓下合成等優點。不過,在高于1000℃下,WB4仍會分解成硬度較低的WB2,從而降低力學性能。

爲了進一步提高WB4的熱穩定性和力學性能,研究者便向純WB4中添加鉭(Ta)、鉬(Mo)或鉻(Cr)等元素。研究表明,Ta摻雜可以有效提升WB4的熱穩定性和抗氧化性,如在1500℃下,與未摻雜樣品相比,Ta摻雜樣品的WB4含量提升了97%,且Ta摻雜使得WB4的氧化溫度由420℃提升至了460℃。Mo摻雜可以有效提升WB4的硬度,幷改善不均勻性,其强化機制爲Mo取代硼三聚體改變電子結構。

中鎢在綫鎢粉圖片

中鎢在綫鎢粉圖片

從生産工藝上來看,WB4的生産步驟爲將一定量的鎢粉和無定型硼粉進行混合均勻,然後球磨,冷等靜壓壓制,最後燒結即可。

從用途上來看,WB4可以作爲陶瓷粉體,用于民用建築塗料,固體工業塗料,卷鋼塗料和底漆等;可以作爲金剛石的代替材料製作各類切割工具。

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