碳化硼（boron carbide ），別名黑鑽石，分子式為B4C，通常為灰黑色微粉。是已知最堅硬的三種材料之一（其他兩種為金剛石、立方相氮化硼），用於坦克車的裝甲、避彈衣和很多工業套用品中。它的摩氏硬度為9.3。
它在19世紀作為金屬硼化物研究的副產品被發現，直到1930年代才被科學地研究。碳化硼可由電爐中用碳還原三氧化二硼製得。
碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素，因此它在核能發電場裡它是很理想的中子吸收劑，而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場裡主要是做成可控制的棒狀，但有的時候會因為要增加表面積而把它製成粉末狀。
因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相，尤其在輕質裝甲，反應堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼製造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鑽孔等方面的套用。
基本介紹
- 中文名：碳化硼
- 外文名：Boroncarbide，Tetraboroncarbide
- 管制信息：本品不受管制
- 又名：一碳化四硼
- 性質：密度低、強度大、高溫穩定性
碳化硼簡介,理化常數,物理化學性質,製備,套用,控制核裂變,研磨材料,塗層塗料,噴嘴,其他,包裝及儲存,
碳化硼簡介
名稱
B4C的結構基元
B4C的結構基元中文名稱：碳化硼
化學式
B4C，
相對分子質量
55.26
性狀
堅硬黑色有光澤晶體。硬度比工業金剛石低，但比碳化矽高。與大多數陶器相比，易碎性較低。具有大的熱能中子俘獲截面。抗化學作用強。不受熱氟化氫和硝酸的侵蝕。溶於熔化的鹼中，不溶於水和酸。相對密度(d204)2.508～2.512。熔點2350℃。沸點3500℃。
儲存
密封保存。
用途
防化學品陶器、耐磨工具製造。
質檢信息質檢項目指標值
| 質檢項目 | 項目指標值 |
|---|---|
含量(B4C) | ≥90.0% |
游離炭及三氧化二硼和其它雜質總量 | ≤10.0% |
理化常數
名稱； 碳化硼 | |
IUPAC英文名 | Boron carbide |
別名 | B4-C、B4C、黑鑽石、一碳化四硼 |
12069-32-8 | |
B4C | |
55.255 g mol | |
外觀 | 黑色粉狀 |
密度 | 2.52 g/cm （固） |
熔點 | 2350 °C (2623.15 K) |
沸點 | >3500 °C (>3773.15 K) |
不可溶 | |
菱方 | |
主要危險 | 有害，刺激性 |
物理化學性質
與酸、鹼溶液不起反應，具有高化學位、中子吸收、耐磨及半導體導電性。是對酸最穩定的物質之一，在所有濃或稀的酸或鹼水溶液中都穩定。碳化硼在空氣環境下中800℃以下是基本穩定的，由於其在更高的溫度氧化形成的氧化硼呈氣相流失，導致其不穩定，氧化形成二氧化碳和三氧化二硼。
碳化硼它的摩氏硬度為9.3，並是繼金剛石、氮化硼、的已知第三種最硬的物質。（比碳化矽9.5低）
由於製備手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，導致硼碳比在很大的範圍內變化而不影響其晶體結構，這往往導致其理化性能的降低。這種缺陷往往難以通過粉末衍射分辨，常常需要化學滴定以及能量損失譜確定。
製備
碳化硼最初在美國化學會志報導，是通過電爐中焦炭和氧化硼反應得到的，這種製備手段也是目前工業生產所採用的辦法。
2B2O3+7C=B4C+6CO
套用
控制核裂變
碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素，因此它在核能發電場裡他是很理想的中子吸收劑，而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場裡主要是做成可控制的棒狀，但有的時候會因為要增加表面積而把它製成粉末狀。
研磨材料
由於碳化硼在很久以前它已經作為一種粗砂研磨材料。由於它本身熔點高，不易鑄成人工製品，但是通過高溫熔煉粉末，它可以加工成簡單的形狀。用於硬質合金、寶石等硬質材料的磨削、研磨、鑽孔及拋光。
塗層塗料
碳化硼還可以作為軍艦和直升機的陶瓷塗層，其重量輕並且有抵抗穿甲彈穿透熱壓塗層成整體防層的能力。
噴嘴
在軍火工業中可用作製造槍炮噴嘴。碳化硼，極硬又耐磨，與酸鹼不起反應，耐高/低溫,耐高壓，密度≥2.46g/cm3;顯微硬度≥3500kgf/mm2，抗彎強度≥400Mpa，熔點為2450℃。
其他
碳化硼還用於金屬硼化物的製造以及冶煉硼鈉、硼合金和特殊焊接等。
包裝及儲存
聚乙烯塑膠盒包裝，貯存於清潔乾燥的庫房中。
