टाइटानियम बोराइड

टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiB2) एक अत्यंत कठोर सिरेमिक है जिसमें उत्कृष्ट ताप चालकता, ऑक्सीकरण स्थिरता और पहनने के प्रतिरोध हैं। टीआईबी2 एक उचित विद्युत कंडक्टर भी है, इसलिए इसे एल्यूमीनियम गलाने में कैथोड सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है और विद्युत निर्वहन मशीनिंग द्वारा आकार दिया जा सकता है।

भौतिक गुण
टीआईबी2 बोरान कार्बाइड और टाइटेनियम कार्बाइड के साथ कुछ गुण साझा करता है, लेकिन इसके कई गुण बी से बेहतर हैं4सी एंड टीआईसी:

अत्यधिक तापमान पर असाधारण कठोरता

 * 3000 डिग्री सेल्सियस (# हीरा) पर दूसरी सबसे कठिन सामग्री
 * 2800 डिग्री सेल्सियस पर तीसरी सबसे कठिन सामग्री (# घन बोरान नाइट्राइड)
 * 2100 डिग्री सेल्सियस पर चौथी सबसे कठिन सामग्री (# बोरान कार्बाइड|बी4सी)
 * 1000°C पर 5वां सबसे कठोर पदार्थ (# बोरान सबऑक्साइड|B6ओ)

अन्य बोराइड्स पर लाभ

 * उच्चतम बोराइड लोचदार मापांक
 * उच्चतम बोराइड फ्रैक्चर बेरहमी
 * उच्चतम बोराइड सम्पीडक क्षमता
 * दूसरा उच्चतम बोराइड गलनांक (3225 °C) (# हेफ़नियम डाइबोराइड|HfB2)

अन्य लाभ

 * उच्च तापीय चालकता (60-120 W/(m · K)),
 * उच्च विद्युत चालकता (~105 स/सेमी)

कमियां

 * उच्च पिघलने के तापमान के कारण मोल्डिंग_(प्रक्रिया) में मुश्किल
 * उच्च सहसंयोजक बंधन के कारण पाप करना मुश्किल है
 * स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग का उपयोग करके छोटे मोनोलिथिक टुकड़ों को दबाने तक सीमित

रासायनिक गुण
रासायनिक स्थिरता के संबंध में, TiB2 टंगस्टन कार्बाइड या सिलिकॉन नाइट्राइड की तुलना में शुद्ध लोहे के संपर्क में अधिक स्थिर है।

टीआईबी2 1100 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर हवा में ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी है, और हाइड्रोक्लोरिक एसिड और हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल  एसिड के लिए, लेकिन क्षार, नाइट्रिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है।

उत्पादन
टीआईबी2 प्राकृतिक रूप से पृथ्वी में नहीं होता है। टाइटेनियम डाइबोराइड पाउडर विभिन्न प्रकार के उच्च तापमान विधियों द्वारा तैयार किया जा सकता है, जैसे कि टाइटेनियम या इसके ऑक्साइड/हाइड्राइड्स की प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया, 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक मौलिक बोरॉन के साथ, टाइटेनियम ऑक्साइड और बोरान ऑक्साइड, या हाइड्रोजन की थर्माइट प्रतिक्रिया द्वारा कार्बोथर्मल कमी धातु या उसके हलाइड्स की उपस्थिति में बोरॉन हलाइड्स की कमी। विभिन्न संश्लेषण मार्गों के बीच, बड़ी मात्रा में महीन टाइटेनियम डाइबोराइड तैयार करने के लिए विद्युत रासायनिक संश्लेषण और ठोस अवस्था प्रतिक्रियाएँ विकसित की गई हैं। ठोस अवस्था प्रतिक्रिया का एक उदाहरण बोरोथर्मिक कमी है, जिसे निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं द्वारा चित्रित किया जा सकता है:

(1) 2 टीआईओ2 + बी4सी + 3 सी → 2 टीआईबी2 + 4 सीओ

(2) टीआईओ2 + अन्नाबा4 → टीआईबी2 + मैं(g,l) + और बीओ2 + ताहा2(g) पहला संश्लेषण मार्ग (1), हालांकि, नैनोसाइज्ड पाउडर का उत्पादन नहीं कर सकता। नैनोक्रिस्टलाइन (5–100 एनएम) टीआईबी2 प्रतिक्रिया (2) या निम्नलिखित तकनीकों का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था:
 * NaBH की समाधान चरण प्रतिक्रिया4 और TiCl4, इसके बाद 900–1100 डिग्री सेल्सियस पर प्राप्त अनाकार अग्रदूत की घोषणा की जाती है।
 * तात्विक Ti और B पाउडर के मिश्रण की यांत्रिक मिश्रधातु।
 * स्व-प्रसार उच्च तापमान संश्लेषण प्रक्रिया जिसमें NaCl की अलग-अलग मात्रा शामिल है।
 * मिलिंग असिस्टेड सेल्फ-प्रॉपेगेटिंग हाई-टेम्परेचर सिंथेसिस (MA-SHS)।
 * अनाकार बोरोन पाउडर और TiCl के साथ धातु सोडियम के बेंजीन में सॉल्वोथर्मल प्रतिक्रिया4 400 डिग्री सेल्सियस पर:
 * TiCl4 + 2 बी + 4 ना → टीआईबी2 + 4 NaCl

कई टी.आई.बी2 अनुप्रयोगों को आर्थिक कारकों द्वारा बाधित किया जाता है, विशेष रूप से एक उच्च गलनांक सामग्री को सघन करने की लागत - गलनांक लगभग 2970 डिग्री सेल्सियस है, और टाइटेनियम डाइऑक्साइड की एक परत के लिए धन्यवाद जो एक पाउडर के कणों की सतह पर बनता है, यह है सिंटरिंग के लिए बहुत प्रतिरोधी। लगभग 10% सिलिकॉन नाइट्राइड का मिश्रण सिंटरिंग की सुविधा देता है, हालांकि सिलिकॉन नाइट्राइड के बिना सिंटरिंग का भी प्रदर्शन किया गया है।

टीआईबी की पतली फिल्में2 कई तकनीकों द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। TiB का विद्युत लेपन2 भौतिक वाष्प जमाव या रासायनिक वाष्प जमाव की तुलना में परतों के दो मुख्य लाभ हैं: परत की बढ़ती दर 200 गुना अधिक है (5 μm/s तक) और जटिल आकार के उत्पादों को ढंकने की असुविधा नाटकीय रूप से कम हो जाती है।

संभावित अनुप्रयोग
टीआईबी का वर्तमान उपयोग2 प्रभाव प्रतिरोधी कवच, काटने के उपकरण, क्रूसिबल, न्यूट्रॉन अवशोषक और पहनने वाले प्रतिरोधी कोटिंग्स जैसे क्षेत्रों में विशेष अनुप्रयोगों तक सीमित प्रतीत होता है।

टीआईबी2 अल्युमीनियम  के वाष्प कोटिंग के लिए वाष्पीकरण नावों के लिए बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। यह एल्युमीनियम उद्योग के लिए एक आकर्षक सामग्री है, क्योंकि  ढलाई (धातु कार्य)  एल्यूमिनियम मिश्र धातु में स्फटिक को परिष्कृत करने के लिए, पिघले हुए एल्युमीनियम में इसकी घुलनशीलता और कम घुलनशीलता और अच्छी विद्युत चालकता के कारण।

टीआईबी की पतली फिल्में2 सस्ते और/या सख्त सबस्ट्रेट को टूट-फूट और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

तुलना करें

 * मैग्नीशियम लीक

यह भी देखें

 * बोराइड
 * टाइटेनियम कार्बाइड
 * तरीके से सर्मेट cermet
 * सिंटरिंग
 * गर्म दबाना

श्रेणी:बोराइड्स श्रेणी:टाइटेनियम (IV) यौगिक श्रेणी:सुपरहार्ड सामग्री