Hafniumdiborid

Kristallstruktur
	_ Hf 0 _ B
Allgemeines
Name	Hafniumdiborid
Verhältnisformel	HfB2
Kurzbeschreibung	grauer Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	234-500-7
ECHA-InfoCard	100.031.351
PubChem	6336857
Wikidata	Q4161099
Eigenschaften
Molare Masse	200,11 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	10,5 g/cm³ (25 °C)[1]
Schmelzpunkt	3100 °C[1]
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Achtung
H- und P-Sätze	H: 315‐319‐335
	P: 261‐305+351+338 [1]
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Hafniumdiborid ist eine anorganische chemische Verbindung des Hafniums aus der Gruppe der Boride. Neben dieser sind mit Hafniummonoborid HfB und Hafniumdodecaborid HfB₁₂ zwei weitere Hafniumboride bekannt.[3]

Gewinnung und Darstellung

Hafniumdiborid kann durch Reaktion von Hafniumdioxid mit Kohlenstoff und Bortrioxid oder Borcarbid gewonnen werden. Es kann auch durch Reaktion von Mischungen aus Hafniumtetrachlorid, Bortrichlorid und Wasserstoff bei Temperaturen über 2000 °C oder direkt aus den Elementen dargestellt werden.[3]

{\ce {HfO2 + B2O3 + 5 C -> HfB2 + 5 CO}}

Für die Abscheidung von dünnen Schichten von Hafniumdiborid sind elektrochemische Verfahren bekannt.[4]

Eigenschaften

Hafniumdiborid ist ein grauer Feststoff, der praktisch unlöslich in Wasser ist.[2] Die Verbindung wird von Flusssäure angegriffen, ist aber bei Raumtemperatur resistent gegenüber nahezu allen anderen Reagenzien.[3] Sie oxidiert erst bei Temperaturen über 1500 °C.[5] Die Vickers-Härte beträgt zwischen 2200 und 2900.[6] Hafniumdiborid besitzt eine hexagonale Kristallstruktur vom Aluminiumdiborid-Typ C32 mit der Raumgruppe P6/mmm (Raumgruppen-Nr. 191)Vorlage:Raumgruppe/191.[7] Sein spezifischer Widerstand beträgt 15 µΩ·cm und seine Härte 29 GPa.[8]

Verwendung

Hafniumdiborid wird in verschleißfesten Beschichtungen eingesetzt. Es wird auch als Material für Kontrollstäbe in Kernreaktoren und als Material für ICBM-Hitzeschilde oder aerodynamischen Leitkanten eingesetzt. Es ist auch Bestandteil von Hochtemperatur-Verbundwerkstoffen in Verbindung mit Siliciumcarbid.[2][9] Es wird auch als Material für Heizelemente in Düsen von Tintenstrahldruckern eingesetzt.[10][8]

Einzelnachweise

Datenblatt Hafnium boride, powder, −325 mesh, 99 % trace metals basis bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 26. Februar 2018 (PDF).
Datenblatt Hafnium boride, 99.5% (metals basis excluding Zr), Zr <2% bei AlfaAesar, abgerufen am 26. Februar 2018 (PDF) (JavaScript erforderlich).
Eula Bingham, Barbara Cohrssen: Patty's Toxicology. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 0-470-41081-7, S. 463 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Marcelle Gaune-Escard, Kenneth R. Seddon: Molten Salts and Ionic Liquids Never the Twain? John Wiley & Sons, 2012, ISBN 0-470-94776-4, S. 197 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Michael McNallan: High Temperature Corrosion and Materials Chemistry Proceedings of the Per Kofstad Memorial Symposium. The Electrochemical Society, 2000, ISBN 978-1-56677-261-7, S. 490 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Ian Hutchings, Philip Shipway: Tribology Friction and Wear of Engineering Materials. Butterworth-Heinemann, 2017, ISBN 978-0-08-100951-2, S. 171 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
John W. Lawson, Murray S. Daw, Charles W. Bauschlicher: Lattice thermal conductivity of ultra high temperature ceramics ZrB₂ and HfB₂ from atomistic simulations. In: Journal of Applied Physics. 110, 2011, S. 083507, doi:10.1063/1.3647754.
Sreenivas Jayaraman, Y. u. Yang, Do Young Kim, Gregory S. Girolami, John R. Abelson: Hafnium diboride thin films by chemical vapor deposition from a single source precursor. In: Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 23, 2005, S. 1619, doi:10.1116/1.2049307.
Loehman, R.E.. (2004). Ultrahigh-temperature ceramics for hypersonic vehicle applications. 71.
D.S. Wuu, M.L. Lee, T.Y. Lin, R.H. Horng: Characterization of hafnium diboride thin film resistors by r.f. magnetron sputtering. In: Materials Chemistry and Physics. 45, 1996, S. 163, doi:10.1016/0254-0584(96)80096-4.

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[Sigma-1] Datenblatt Hafnium boride, powder, −325 mesh, 99 % trace metals basis bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 26. Februar 2018 (PDF).

[Alfa-2] Datenblatt Hafnium boride, 99.5% (metals basis excluding Zr), Zr <2% bei AlfaAesar, abgerufen am 26. Februar 2018 (PDF) (JavaScript erforderlich).

[Eula_Bingham,_Barbara_Cohrssen-3] Eula Bingham, Barbara Cohrssen: Patty's Toxicology. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 0-470-41081-7, S. 463 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Marcelle_Gaune-Escard,_Kenneth_R._Seddon-4] Marcelle Gaune-Escard, Kenneth R. Seddon: Molten Salts and Ionic Liquids Never the Twain? John Wiley & Sons, 2012, ISBN 0-470-94776-4, S. 197 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Michael_McNallan-5] Michael McNallan: High Temperature Corrosion and Materials Chemistry Proceedings of the Per Kofstad Memorial Symposium. The Electrochemical Society, 2000, ISBN 978-1-56677-261-7, S. 490 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Ian_Hutchings,_Philip_Shipway-6] Ian Hutchings, Philip Shipway: Tribology Friction and Wear of Engineering Materials. Butterworth-Heinemann, 2017, ISBN 978-0-08-100951-2, S. 171 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[DOI10.1063/1.3647754-7] John W. Lawson, Murray S. Daw, Charles W. Bauschlicher: Lattice thermal conductivity of ultra high temperature ceramics ZrB₂ and HfB₂ from atomistic simulations. In: Journal of Applied Physics. 110, 2011, S. 083507, doi:10.1063/1.3647754.

[DOI10.1116/1.2049307-8] Sreenivas Jayaraman, Y. u. Yang, Do Young Kim, Gregory S. Girolami, John R. Abelson: Hafnium diboride thin films by chemical vapor deposition from a single source precursor. In: Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 23, 2005, S. 1619, doi:10.1116/1.2049307.

[9] Loehman, R.E.. (2004). Ultrahigh-temperature ceramics for hypersonic vehicle applications. 71.

[DOI10.1016/0254-0584(96)80096-4-10] D.S. Wuu, M.L. Lee, T.Y. Lin, R.H. Horng: Characterization of hafnium diboride thin film resistors by r.f. magnetron sputtering. In: Materials Chemistry and Physics. 45, 1996, S. 163, doi:10.1016/0254-0584(96)80096-4.