簡述
硼化鈣即CaB6，英文名為Calcium boride，常溫常壓下表現(xiàn)為黑灰色粉末或顆粒，不溶于水。晶體表征表明，硼化鈣為CsCl結(jié)構(gòu)，不同之處是B6八面體代替了Cs的位置。由于B-B之間存在著強力的共價鍵，使其硬度大，熔點高達2230℃。除此之外，其理化性能相當穩(wěn)定，在空氣煅燒的時候，亞微米級的硼化鈣在800攝氏度以后才會出現(xiàn)熱增重，不易于氧化。
合成研究
當前工業(yè)制備硼化鈣粉末主要為真空碳熱還原法或直接元素合成法，產(chǎn)品存在純度低，粒度大或制備成本高等問題?；诖?，對已有的合成工藝進行改進與優(yōu)化具有重要意義[1]。下面就幾種高效的硼化鈣制備方法展開介紹：
（1）以金屬鈣和碳化硼粉末為原料，混合均勻后在爐中焙燒，冷卻后得到硼化鈣和副產(chǎn)物的混合產(chǎn)物，混合物經(jīng)水浸，酸浸，過濾，漂洗，烘干得到產(chǎn)物硼化鈣[1]。
（2）基于Mg–B2O3–CaO原料體系，采用自蔓延高溫合成(self- propagating high-temperature synthesis，SHS)和后期酸處理工藝，制備出高純度，均勻分布，小粒徑的立方晶型細晶六硼化鈣粉末。分析Mg–B2O3–CaO自蔓延高溫反 應(yīng)體系的燃燒產(chǎn)物成分及反應(yīng)機理，測量不同SHS反應(yīng)物原始坯體成型壓力的燃燒溫度曲線，探討不同鎂摻量和不同氣氛對燃燒產(chǎn)物成分和形貌的影響。研究 原始坯體成型壓力與最終CaB6產(chǎn)物粒徑的關(guān)系。結(jié)果表明，采用氬氣保護能抑制鎂揮發(fā)，合適的原始坯體壓力有利于合成分布均勻的細晶CaB6粉末[2]。
應(yīng)用
硼化鈣由于具有獨特的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)陶瓷，復(fù)合材料，高溫耐火材料，冶金工業(yè)，國防工業(yè)，半導(dǎo)體電磁工業(yè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景[3]。
應(yīng)用實例一
添加硼化鈣的鋼包噴補料的合成。所述鋼包噴補料包括以下重量份的組分：0＞粒度≥1mm的鎂砂25～52份，1mm＞粒度≥3mm的鎂砂25～52份，粒度為200目的鎂砂18～28份，硼化鈣1～2份，CA?50水泥0.5～5份，膨潤土0.5～5份，硅酸鈉1～8份，改性瀝青0.5～7份。制備得到的鋼包噴補料具有良好的抗氧化性與抗剝落性，且流動性好，使用壽命高，更適用于大型化的鋼包使用[4]。
應(yīng)用實例二
高壓輸電線用的電瓷絕緣子的合成。相關(guān)材料的制備包括以下步驟：將陶瓷先采用50-100W功率的等離子體照射20-30min，然后再采用300-500W的等離子體繼續(xù)照射30-40min，制備陶瓷基體。本發(fā)明陶瓷基體制備中采用陶瓷先等離子處理，使陶瓷結(jié)構(gòu)易被球磨劑改性處理，鎳紋石粉，硼化鈣，水滑石粉通過球磨劑的形式與陶瓷混合，通過不斷的研磨從而使陶瓷與鎳紋石粉，硼化鈣，水滑石粉能夠更好的相容，形成一個完整的基體，從而提高材料的強度性能，同時球磨劑中的鎳紋石粉等被PVDF乳液改性后，提高了原料的耐電壓等電氣性能[5]。
應(yīng)用實例三
石油支撐劑的制備。該支撐劑包括以下重量份數(shù)配比的原料：氧化鋁粉末65-88份，云母粉103-112份，硼化鈣粉末9-15份，白炭黑6-11份，丙烯腈改性乙丙橡膠39-44份，二甲基丙烯酸鋅3-6份，堿木質(zhì)素13-24份，甲基乙烯基MQ高粘度硅樹脂20-23份，木質(zhì)素磺酸鈣6-7份，多晶莫來石纖維28-32份和二硫化鉬5-7份。制備得到的石油支撐劑具有良好的耐腐蝕性和抗破碎性[6]。
吸收光譜研究
場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)觀測到硼化鈣納米粉末由接近立方體的平均粒徑為80nm的小晶粒組成，有輕微團聚現(xiàn)象。高分辨透射電鏡(HR-TEM)表明納米顆粒為單晶，這一發(fā)現(xiàn)與XRD和FESEM的結(jié)果相對應(yīng)，且觀察到晶體是以結(jié)晶良好的硼化鈣為芯，外面包覆著厚約4~5nm的非晶層。硼化鈣納米粉末的光學(xué)性能是通過傅立葉紅外光譜和紫外-可見-近紅外光譜來表征的，同時做硼化鈣微米粉末的光譜用以比較。與微米粉末僅有微弱的吸收帶相比，硼化鈣納米粉末的光譜出現(xiàn)明顯的寬化和紅移現(xiàn)象，這與晶格膨脹和納米效應(yīng)有關(guān)。紫外-可見-近紅外光譜中，微米粉末幾乎沒有吸收，納米粉末可吸收紫外線，并出現(xiàn)藍移現(xiàn)象。總之，硼化鈣納米粉末在紫外-中紅外波段總有吸收，特別是在中紅外區(qū)，吸收強度遠大于微米粉末[7]。
參考文獻
[1]張國華,汪宇.一種高純超細硼化鈣的制備方法:CN201810988699.5[P].CN108751215A.
[2]朱小琴,傅正義,張金詠,等.自蔓延高溫合成細晶六硼化鈣陶瓷粉末[J].硅酸鹽學(xué)報, 2010(4):5.DOI:CNKI:SUN:GXYB.0.2010-04-041.
[3]朱小琴.SHS/QP快速制備六硼化鈣陶瓷[D].武漢理工大學(xué),2010.DOI:10.7666/d.y1679857.
[4]劉強,王新杰,張義先,等.一種添加硼化鈣的鋼包噴補料及其制備方法:CN201711170473.6[P].CN107805055A.
[5]許鵬.一種高壓輸電線用的電瓷絕緣子制備方法:CN201911260087.5[P].CN110950645A.
[6]不公告發(fā)明人.一種石油支撐劑及其制備方法:CN202010624881.X[P].CN111747689A.
[7]梁麗梅,張琳,閔光輝.六硼化鈣納米粉末的吸收光譜研究(英文)[J].山東大學(xué)學(xué)報:工學(xué)版, 2009.DOI:JournalArticle/5af2e6aec095d718d8ffee4c.