ホウ化クロム(Chromium Boride,Cr₂B, Cr₅B₃) の特性と用途

ホウ化クロム(Chromium Boride,Cr₂B,  Cr₅B₃) の特性と用途

ホウ化クロム(Chromium Boride, Cr₂B）とも呼ばれるクロム(Chromium)（III）ホウ化物は、化学式CrBの無機化合物です。ホウ化クロム(Chromium Boride)はCr2B、Cr5B3、Cr3B4、CrB2とCrB4を含む6つの安定したクロムのバイナリホウ化物(binary borides of chromium)の一つです。他の多くの遷移金属ホウ化物と同様に非常に堅く、（21-23GPa）、高強度（690MPa曲げ強度）を有し、熱と電気そして多くの金属合金を伝導します。また、高い融点（〜2100°C）を持っています。純粋なクロム(Chromium)とは異なり、ホウ化クロム(Chromium Boride)は常磁性体です。これらの特性により、ホウ化クロム(Chromium Boride)は、耐摩耗性コーティングの材料として利用されます。

ホウ化クロム(Chromium Boride)は構成元素粉末の直接反応、自己伝播高温合成(self-propagating high-temperature synthesis、SHS)、ホウ素還元(borothermic reduction)によって粉末に合成することができます。高温で溶融アルミニウム(aluminum)溶液をゆっくり冷却して、最大サイズが0.6mm x 0.6mm x 8.3mmの大きな単結晶を成長させる用途で利用されます。硬度、耐薬品性、および耐熱性により、ホウ化物(borides)は、最も高い要求を満たす材料です。例えば、高温炉、タービンブレードと鎧プレートに使用されます。

ホウ化クロム(Chromium Boride)は、1951年に初めて発見された菱形結晶構造を持ちます。ホウ化クロム(Chromium Boride)の結晶構造は、ac-平面から面共有BCr6三角プリズムが結晶学的方向に平行に積層されたスラブに視覚化することができます。 Cr3B4とCr2B3と同様に、構造のB原子は互いに共有結合を形成し、結晶学的方向に平行な一方向B-B-鎖を特徴とします。また、遷移金属モノホウ化物(monoborides) VB、NbB、TaBとNiBは同じ結晶構造を持ちます。

クロム(Chromium)とホウ素(Boron)の特性

クロム(Chromium)（原子記号：Cr、原子番号：24）は、ブロックD、6族、第4周期の元素で原子量51.9961です。クロム(Chromium)殻の電子数は2、8、13、1、電子の配列は(Ar) 3d5 4s1です。 Louis Nicolas Vauquelinは1797年に初めてクローム(Chromium)を発見し翌年分離しました。クロム(Chromium)原子の半径は128pmであり、ファンデルワールス(Van der Waals)半径は189pmです。元素の形のクロムは光沢のある鋼灰色の外観を持っています。元素クロム(Chromium)は、周期律表で最も堅い金属元素であり、室温で反強磁性秩序を示す唯一の元素であり、それ以上では常磁性固体に変形されます。クロムの最も一般的な供給源は、クロムの光(chromite ore)（FeCr2O4）です。

ホウ素(Boron)（原子記号：B、原子番号：5）は、原子量10.81のブロックP、グループ13、Period 2の元素です。各ホウ素殻の電子数は2、3であり、電子構成は、(He) 2s2 2p1です。ホウ素原子の半径は90pmであり、ファンデルワールス(Van der Waals半径は192pmです。ホウ素は、1808年Joseph Louis Gay-LussacとLouis JacquesThénardによって発見された。また、1808年Humphry Davyによって最初分離されました。ホウ素は、金属に分類され、自然界で発見されません。炭素及び窒素と一緒にホウ素(Boron)は三重結合を特徴とする安定した化合物を形成するします。このような物質は、周期表の数少ない元素の一つです。ホウ素のエネルギーバンドギャップは1.50〜1.56eVで、シリコンまたはゲルマニウムよりも高くなります。ホウ素(Boron)はホウ酸、ホウ砂、ホウ酸、コレットマイト、大きくナイトとウルレクサイトで発見され、ホウ素(Boron)という名前は、炭素とホウ砂を意味するアラビア語の単語buraquの組み合わせに由来しました。

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