Карбиды

Карбиды отличаются высокой температурой плавления или разложения. Из всех бескислородных неметаллических соединений наиболее высокая температура плавления у карбида гафния HfC (3887^oC) и карбида тантала ТаС (3877^оС). Карбиды обладают высокой твёрдостью (до 9,5 по Моосу), как правило, стойкостью к окислению до умеренно высоких температур, а некоторые и высокой химической стойкостью. Так карбид кремния SiC, иначе именуемый карборундом, устойчив против воздействия всех кислот, за исключением фосфорной и смеси азотной и плавиковой. Вместе с тем, есть и химически неустойчивые карбиды. Например, карбид кальция СаС₂ интенсивно разлагается водой с выделением газа ацетилена. В эту группу входят Na₂C, K₂C, SrC₂, BaC₂, Cu₂C₂ и Ag₂C₂. Существуют карбиды, при гидролизе которых выделяется метан. К этой группе относятся карбид бериллия Ве₂С и карбид алюминия Аl₄С₃. Карбиды лантанидов (LaC₂, CeC₂, PrC₂, NdC₂) и карбиды урана и тория UC₂ и ThC₂ при разложении кислотами наряду с ацетиленом образуют метан, этан, этилен и высшие углеводороды. Карбид магния Мg₂С₃ даёт при гидролизе главным образом пропин СН₃ – С X СН. Даже карбид железа Fe₃С (цементит), являющийся составной частью сталей, а также карбиды никеля и марганца аналогичного состава легко разлагаются водой и кислотами, образуя в основном метан и водород, а в случае цементита образуются также жидкие и твёрдые углеводороды и свободный углерод.

3.5.2. Нитриды.

Нитриды – это обширный класс соединений металлов и неметаллов с азотом, общая формула Ме_nN_m. Для изготовления керамических изделий технического назначения используется нитрид бора ВN, нитрид алюминия АlN и нитрид кремния Si₃N₄. Нитриды – это искусственные материалы, обладают хорошей химической и термической стойкостью (до 1400–1700^оС). Исключительно высокой химической стойкостью отличается нитрид кремния. Он устойчив по отношению к кислотам, парам воды, большинству расплавленных металлов (Al, Pb, Zn, Sn и др), а также к окислению в среде кислорода при умеренных температурах.

3.5.3. Бориды.

Бориды представляют собой соединения бора с металлами, имеющие общую формулу Ме_xB_у. Бориды имеют весьма высокую температуру плавления (HfB₂ – 3250^оС), обладают высокой твёрдостью и хорошей термической стойкостью. Большинство боридов устойчиво против действия минеральных кислот, но разлагаются в расплавленных щелочах. Кроме того, бориды очень чувствительны к окислению даже при умеренных температурах (800 – 1200^оС).

3.5.4. Силициды.

Силициды – это соединения кремния с металлами в основном 1V и V групп Периодической системы элементов. Они имеют умеренную температуру плавления или разложения (2000 – 2400^оС) и большую теплопроводность. Как правило, они стойки к окислению до 1500 – 1700^оС и к минеральным кислотам. Наибольшее применение нашла керамика на основе дисилицида молибдена МоSi₂. Она не растворима даже в плавиковой кислоте и царской водке, но растворима в смеси HF + HNO₃ с выделением паров азота. Водные растворы щелочей на него не действуют, но расплавы щелочей разлагают её.

Дисилицид молибдена обладает электронной проводимостью дырочного типа – это определило его применение в качестве нагревательных элементов сопротивления. В процессе нагрева на поверхности нагревателя из МоSi₂ образуется плёнка SiO₂, которая предотвращает дальнейшее окисление. Выше 1700^оС эта плёнка может расплавиться, что ограничивает и температурный предел эксплуатации.