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碳化铌 | 12069-94-2

中文名称: 碳化铌
英文名称: Niobium carbide
CAS No.: 12069-94-2
分子式: NbC
分子量: 104.92
详细信息

EINECS 235-117-8

物化性质
碳化铌为绿色立方结晶,有金属光泽,属氯化钠型立方晶系。
相对密度8.47,晶格常数a=0.447nm,
熔点3500℃。显微硬度>23.5 Gpa(>2400 kg/mm2),比刚玉还硬。弹性模量338000 N/mm2,热膨胀系数6.65×10^(-6)/K,热导率14 w/(m·K),生成热-140.7 kJ/mol,比热容36.8 J/(mol·K),电阻率35μΩ·cm。
不溶于冷热盐酸、硫酸、硝酸,溶于热的氢氟酸和硝酸的混合溶液。在1000~1100℃下稳定,在1100℃以上则迅速氧化成五氧化铌。碳化铌易熔于碳化钛、碳化锆、碳化钨等化合物中,并一起生成类质同晶固溶混合物。熔点:3500℃,密度:7.6g/cm³(25℃)

安全信息

危险品运输编号 UN3178

WGK Germany 3

TSCA Yes

HazardClass 4.1

PackingGroup III

合成方法

1.五氧化二铌还原法

工业上通常以五氧化二铌和炭黑为原料制备碳化铌:首先将五氧化二铌和炭黑按比例配成碳化料,使其充分混合,将其装入石墨坩埚中,用高频电炉在氢气或真空条件下加热至1600~1800 ℃,进行第一次碳化,然后再补加炭黑,使其充分混合,再于氢气或真空下加热至1800~1900 ℃,进行第二次碳化,即得碳化铌。

2.直接法

以金属铌和炭黑为原料来制备碳化铌:将金属铌粉和炭黑按比例配合,经充分混合后,在真空或氢气中加热至1600~1700℃,使其直接碳化即制得碳化铌。

3.气相反应法

以五氯化铌蒸气、氢气及甲烷的混合气为原料,制备碳化铌:将五氯化铌蒸气和氢气的混合气,通过以电加热的、温度达1000℃以上的钨丝上,这时在钨丝表面形成金属铌层,再继续通电使温度升至1300℃,再通入甲烷和氢气的混合气,使铌碳化成碳化铌而沉积在热钨丝的表面,即为产品。

4.辅助金属浴法。使用钴作辅助金属,选用Nb与Co按1∶2的比例组成金属浴,用纯石墨坩埚,在氢气流中于塔曼炉中加热至1800℃,冷却后(升温要在1h内,在最高温度保持2~3h,在2h内冷却至室温)用浓盐酸将钴溶解除去,则得到粒度为100~200μm的粉末状NbC,纯度为含结合碳11.3%(质量分数),游离碳0.3%(质量分数)。用这个方法制得的NbC与TaC的情况相同,杂质特别是氧和氮的含量低为其特征(氧100×10-6,氮10×10-6以下)。

5.气相反应法。把五氯化铌NbCl5蒸气和氢气的混合气体,通到经直接通电加热至1000℃左右的钨丝上,在钨丝表面形成金属铌层,接着增大通过钨丝的电流,以提高金属铌层温度达1300℃。另外,将通向钨丝表面的气体,由上述的混合气改换成甲烷和氢气的混合气,通到铌层上部,使铌碳化变成碳化铌。

6.由金属铌经碳化制取。把氧化铌Nb2O5或Nb2O3用氢还原制得的铌粉或者将氢化铌的粉末与炭黑按等摩尔比混合[用球磨机干式混合10h,然后加压成型,用铌粉时为高压(294199.5kPa左右);用氢化铌时为低压(98066.5kPa左右)]。把这种加压成型的粉末保存在纯石墨坩埚或盘内,在氢气流中(使用露点约-35℃的纯氢)用塔曼炉或感应加热炉加热至1300~1400℃,使之渗碳形成碳化铌。加热时间决定于原料的用量和加热炉电容,一般,必须在最高温度下保持1h。 

用途

1.作为碳化物硬质合金添加剂,它是三元、四元碳化物固溶物组分,如WC-NbC-C三元系等。也可作紫色人造宝石。

2.用于生产耐磨薄膜及半导体薄膜。也可作生产碳化钼的原料。可作制造无铬的特殊合金及工程陶瓷等。

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