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| 名前 | |
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| IUPAC名
ホウ化鉄
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| その他の名前
二ホウ化鉄、Fe 2 B
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| EC番号 |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 鉄2ホウ素 | |
| モル質量 | 122.501 g/モル[1] |
| 外観 | 耐火固体 |
| 密度 | 7.3 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 1,389 °C (2,532 °F; 1,662 K) [1] |
| 不溶性の | |
| 構造[2] | |
| 正方晶、tI12 | |
| I4/mc、No.140 | |
a = 0.511 nm、b = 0.511 nm、c = 0.4249 nm
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数式単位( Z )
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4 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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| 名前 | |
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| IUPAC名
ホウ化鉄
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| その他の名前
鉄ホウ化物、FeB
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| EC番号 |
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パブケム CID
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| プロパティ | |
| フェブ | |
| モル質量 | 66.656 [1] |
| 外観 | 灰色の粉 |
| 密度 | 約7g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 1,658 °C (3,016 °F; 1,931 K) [1] |
| 不溶性の | |
| 構造[3] | |
| 斜方晶系、oP8 | |
| Pnma、第62号 | |
a = 0.4061 nm、b = 0.5506 nm、c = 0.2952 nm
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数式単位( Z )
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4 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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ホウ化鉄は、化学式Fe x B yで表される様々な無機化合物を指します。[4] 2つの主なホウ化鉄は、FeBとFe 2 Bです。ホウ化鉄の中には、磁性、導電性、耐腐食性、極めて高い硬度などの有用な特性を持つものがあります。一部のホウ化鉄は、鉄の硬化コーティングとして使用されています。ホウ化鉄は、高硬度などのセラミックの特性と、熱伝導性や導電性などの金属の特性を持っています。鉄のホウ化物コーティングは、機械的性質、摩擦性、耐腐食性に優れています。[5] 一ホウ化鉄（FeB）は灰色の粉末で、水に溶けません。FeBはFe 2 Bよりも硬いですが、衝撃を受けると脆く、簡単に破損します。
形成
熱化学的形成
鉄ホウ化物は、ホウ素を多く含む化合物を鉄表面で熱化学的に反応させて鉄ホウ化物の混合物を形成することで形成され、このプロセスはホウ化処理として知られています。ホウ化物コーティングを形成する方法はいくつかあり、ガスホウ化処理、溶融塩ホウ化処理、パックホウ化処理などがあります。[6]一般的に、四ホウ化炭素 (B 4 C) または結晶性ホウ素は、テトラフルオロホウ酸塩フラックス中で鉄表面で焼結され、コーティングを形成します。ホウ素原子は、1023 ～ 1373 K の間で鉄基板に拡散します。最初に Fe 2 B の層を形成し、次に FeB の層を形成します。形成される化合物と組成の範囲は、温度や周囲の環境などの反応条件によって異なります。[6]
バルクFeBは、高温不活性ガス炉[7]またはマイクロ波[8]内で鉄とホウ素を単純に反応させることで形成されます。
合成
ホウ化鉄ナノ粒子は、高配位溶媒中でホウ化鉄塩を水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元することによって形成される。また、水素化ホウ素ナトリウムを用いて鉄塩を還元することによっても調製される：[9]
- 4 FeSO 4 + 8 NaBH 4 +18 H 2 O → 2 Fe 2 B + 6 B(OH) 3 + 25 H 2 + 4 Na 2 SO 4
構造と特性
FeBとFe 2 Bの構造は初期の研究では格子間構造であることが知られていました。FeBは斜方晶系で、Fe 2 Bは体心正方晶系です。[10]
フェブ
FeBは7つの鉄原子が配位するジグザグのホウ素原子鎖を持つ。ホウ素原子はわずかに歪んだモノキャップ三角柱鉄原子配位と2つのホウ素原子隣接原子を持つ。BB単結合距離は178 pm、Fe-B距離は215～220 pm、Fe-Fe距離は240～272 pmである。各三角柱は近くの柱と2つの長方形の面を共有し、無限の柱列を形成する。[3]
FeB単結晶は結合ドメインから構成されています。結合ドメインは磁化容易軸に平行で、磁化困難軸に垂直です。閉鎖ドメインの構造は「アスタリスクの列とジグザグ」として説明されます。その結合ドメインは、閉鎖ドメインが菱形の形状である主要なドメインの境界の配向に際立った方向を持っています。[3]
FeBは柔らかい強磁性化合物で、約325℃（617℉）以上で常磁性になります。[8]空気中では、FeB粉末は300℃以上で周囲の酸素と反応し始めますが、バルクのFeB材料は空気中ではるかに高い温度でも安定していると予想されます。[11] FeBは非常に硬い化合物（ビッカース圧入法で15～22GPa）ですが、FeB層は脆く、鋼や鉄から剥離しやすいため、ホウ化鋼では求められていません。[12]
鉄2B
Fe 2 Bは、正方形の反柱状の鉄原子配位に単一のホウ素原子を含んでいます。ホウ素原子は互いに離れており、最短のBB距離は213 pmです。Fe-B距離は218 pm、Fe-Fe距離は240～272 pmです。[13]
Fe 2 Bは強磁性化合物で、742℃（1368℉）を超えると常磁性になります。[14]空気中では、Fe 2 B粉末は400℃を超えると周囲の酸素と反応し始めます。Fe2Bの硬度が高い（ビッカース圧痕法で測定すると18.7GPaまたは1907HV）ため、[15]ホウ化処理によって鉄や鋼の上に均質なFe 2 B層が形成され、耐摩耗性が向上します。[16]
フェブ4
アプリケーション
ホウ化処理は、ボロナイジングとも呼ばれ、耐摩耗性、耐腐食性、耐摩耗性、耐酸化性を向上させるためによく使用されます。石油・ガス精製、化学抽出、自動車、農業、スタンピング、繊維押し出し、射出成形業界で使用されています。[5]
鉄系コーティングは、最近、その機械的、摩擦的、および耐腐食性の特性から注目を集めています。これまで使用されてきたセラミックやサーメットタイプの材料と比較すると、鉄系材料は比較的安価で、戦略的ではなく、さまざまな熱処理方法によって経済的に生産でき、製造や機械加工も容易です。[17]
参照
参考文献
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- ^ abc Lyakhova, MB; Pastushenkov, YG; Zhdanova, OV (2013). 「FeB単結晶の磁気特性とドメイン構造」.金属科学と熱処理. 55 (1–2): 68–72. Bibcode :2013MSHT...55...68Z. doi :10.1007/s11041-013-9581-0. S2CID 136585232.
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- ^ ab 「Boriding / Boronizing (DHB)」。IBCコーティングテクノロジー。 2014年11月17日閲覧。
- ^ ab Keddam, M; Chentouf, SM (2005). 「鉄粉末パックホウ化処理中の二層成長 (FeB/Fe2B) を記述するための拡散モデル」Appl. Surf. Sci . 252 (2): 393–399. Bibcode :2005ApSS..252..393K. doi :10.1016/j.apsusc.2005.01.016.
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- ^ Totten, George E. 編 (2017)。「ホウ化処理（ホウ素化）金属表面の摩耗およびかじり耐性」。摩擦、潤滑、摩耗技術。ASM International。pp. 653–660。doi :10.31399 / asm.hb.v18.a0006420。ISBN 978-1-62708-192-4. 2020年3月8日閲覧。
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