碳化硼（硼碳化物 ），別名黑鉆石，分子式為B?C，分子量55.25，是具有金屬光澤的黑色晶體，硬度僅次于金剛石，高于碳化硅，莫氏硬度約為9.5。
碳化硼在19世紀(jì)作為金屬硼化物研究的副產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)，直到1930年代才被科學(xué)地研究。碳化硼，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與酸堿溶液不起反應(yīng)，相對(duì)密度2.52，熔點(diǎn)2350°C，沸點(diǎn)高于3500°C；熔融的碳化硼能溶解大量的石墨碳；碳化硼在稀酸溶液中穩(wěn)定，能被硫酸與氫氟酸的混合酸、硫酸和硝酸的混合酸所分解；在氧氣中加熱至1000°C時(shí)緩慢地氧化成二氧化碳和三氧化二硼；碳化硼對(duì)熱中子有高俘獲能力，耐磨，具半導(dǎo)體導(dǎo)電性；在大多數(shù)情況下，碳化硼可以滿足高溫反應(yīng)堆的要求。目前，碳熱還原法是工業(yè)生產(chǎn)碳化硼的主要方法，除此之外，制備碳化硼的方法還有自蔓延熱還原法，機(jī)械化學(xué)法，直接合成法，溶膠凝膠法等。
碳化硼，硬度僅次于金剛石和立方氮化硼，具有熔點(diǎn)高、密度低、強(qiáng)度高、中子吸收截面大、熱電性能優(yōu)異和力學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在航天航空、國(guó)防、核能和耐磨技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。碳化硼的粉狀物可用作研磨材料，模制品可作抗磨材料，也用于原子核反應(yīng)堆；碳化硼還用于鎢鋼、寶石等硬質(zhì)材料的磨削、研磨、鉆孔及拋光，金屬硼化物的制造以及冶煉硼鋼、硼合金和特殊焊接等。
簡(jiǎn)介
名稱
中文名稱：碳化硼
B4C，
相對(duì)分子質(zhì)量
55.26
性狀
堅(jiān)硬黑色有光澤晶體。硬度比工業(yè)金剛石低，但比碳化硅高。與大多數(shù)陶器相比，易碎性較低。具有大的熱能中子俘獲截面?？够瘜W(xué)作用強(qiáng)。不受熱氟化氫和硝酸的侵蝕。溶于熔化的堿中，不溶于水和酸。相對(duì)密度(d204)2.508～2.512。熔點(diǎn)2350℃。沸點(diǎn)3500℃。
儲(chǔ)存
密封保存。
用途
防化學(xué)品陶器、耐磨工具制造。
質(zhì)檢信息質(zhì)檢項(xiàng)目指標(biāo)值
理化常數(shù)
物理化學(xué)性質(zhì)
與酸、堿溶液不起反應(yīng)，具有高化學(xué)位、中子吸收、耐磨及半導(dǎo)體導(dǎo)電性。是對(duì)酸最穩(wěn)定的物質(zhì)之一，在所有濃或稀的酸或堿水溶液中都穩(wěn)定。碳化硼在空氣環(huán)境下中800℃以下是基本穩(wěn)定的，由于其在更高的溫度氧化形成的氧化硼呈氣相流失，導(dǎo)致其不穩(wěn)定，氧化形成二氧化碳和三氧化二硼。
當(dāng)有一些過(guò)渡金屬及其碳化物共存時(shí)，有特殊的穩(wěn)定性。在1000～1100℃條件下元素周期表中第Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ族過(guò)渡金屬與碳化硼粉末強(qiáng)烈反應(yīng)形成金屬硼化物。不過(guò)，在更高的反應(yīng)溫度下，文獻(xiàn)報(bào)道指出碳化硼容易氮化或者和過(guò)渡金屬氧化物反應(yīng)，形成相應(yīng)的氮化硼、以及硼化物，這種硼化物以稀土和堿土金屬六硼化物為多。
氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀熔融時(shí)，碳化硼容易分解，并進(jìn)行硼含量的測(cè)定。
它的莫氏硬度為9.3，并是繼金剛石、氮化硼、的已知第三種最硬的物質(zhì)。（比碳化硅9.5低）
由于制備手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，導(dǎo)致硼碳比在很大的范圍內(nèi)變化而不影響其晶體結(jié)構(gòu)，這往往導(dǎo)致其物理化學(xué)性能的降低。這種缺陷往往難以通過(guò)粉末衍射分辨，常常需要化學(xué)滴定以及能量損失譜確定。
制備
碳化硼最初在美國(guó)化學(xué)會(huì)志報(bào)道，是通過(guò)電爐中焦炭和氧化硼反應(yīng)得到的，這種制備手段也是目前工業(yè)生產(chǎn)所采用的辦法。
2B2O3+7C=B4C+6CO
應(yīng)用
控制核裂變
碳化硼可以吸收大量的中子而不會(huì)形成任何放射性同位素，因此它在核能發(fā)電場(chǎng)里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(yīng)爐場(chǎng)里主要是做成可控制的棒狀，但有的時(shí)候會(huì)因?yàn)橐黾颖砻娣e而把它制成粉末狀。
1986年切爾諾貝利核事故時(shí)，俄羅斯投下了近2000噸碳化硼和沙子后，最終使反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)停止。
研磨材料
由于碳化硼在很久以前它已經(jīng)作為一種粗砂研磨材料。由于它本身熔點(diǎn)高，不易鑄成人工制品，但是通過(guò)高溫熔煉粉末，它可以加工成簡(jiǎn)單的形狀。用于鎢鋼、寶石等硬質(zhì)材料的磨削、研磨、鉆孔及拋光。
涂層涂料
碳化硼還可以作為軍艦和直升機(jī)的陶瓷涂層，其重量輕并且有抵抗穿甲彈穿透熱壓涂層成整體防層的能力。
噴嘴
在軍火工業(yè)中可用作制造槍炮噴嘴。碳化硼，極硬又耐磨，與酸堿不起反應(yīng)，耐高/低溫，耐高壓，密度≥2.46g/cm3;顯微硬度≥3500kgf/mm2，抗彎強(qiáng)度≥400Mpa，熔點(diǎn)為2450℃。
因?yàn)樘蓟饑娮炀哂械囊陨夏湍ジ哂捕鹊奶攸c(diǎn)，碳化硼噴砂嘴將逐漸取代已知的鎢鋼/鎢鋼和碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯等材質(zhì)的噴砂嘴。
其他
碳化硼還用于金屬硼化物的制造以及冶煉硼鈉、硼合金和特殊焊接等。
包裝及儲(chǔ)存
聚乙烯塑料盒包裝，貯存于清潔干燥的庫(kù)房中。
參考資料 >
Boron carbide .PubChem .2024-11-15
碳化硼的主要應(yīng)用領(lǐng)域.chemicalbook.2024-03-13
碳化硼.chemicalbook.2024-03-13
碳化硼的制備方法.chemicalbook.2024-03-13