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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Borfig11a.png|150px|Elementarzelle von B4C]]
| Kristallstruktur = Ja
| Strukturhinweis = Kristallstruktur von B4C. Grün: B12-Ikosaeder und Boratome. Schwarz: Kohlenstoffatome
| Andere Namen = Schwarzer Diamant
| Summenformel = B4C
| CAS = {{CASRN|12069-32-8}}
| EG-Nummer = 235-111-5
| ECHA-ID = 100.031.907
| PubChem = 123279
| ChemSpider = 109889
| Beschreibung = glänzende schwarze Kristalle oder schwarzes Pulver<ref name=roempp>{{RömppOnline|ID=RD-02-02289|Name=Borcarbid|Abruf=2014-12-22}}</ref>
| Molare Masse = 55,25 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte = 2,51 g·cm−3<ref name="alfa">{{Alfa|40504|Abruf=2010-02-09}}</ref>
| Schmelzpunkt = 2350 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="alfa"/>
| Siedepunkt = >3500 °C<ref name=roempp/>
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = nahezu unlöslich in Wasser<ref name="alfa"/>
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|378119|Abruf=2011-03-14}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|07}}
| GHS-Signalwort = Achtung
| H = {{H-Sätze|332}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P = <ref name="Sigma" />
| MAK =
}}

'''Borcarbid''' (Summenformel [[Bor|B]]4[[Kohlenstoff|C]]) ist ein sehr hartes Material mit einer [[Mohshärte]] von 9,3, welches als verschleißbeständiges Material genutzt wird. Borcarbid wird häufig als Metallcarbid klassifiziert, was aber sehr umstritten ist, da [[Bor]] keine [[Metalle|metallischen]] Eigenschaften aufweist. Die Differenz der [[Elektronegativität]] zwischen Bor und [[Kohlenstoff]] ist deutlich kleiner als 1,5; somit sind im Unterschied zu den metallischen (Einlagerungs-)Carbiden wie Titancarbid (TiC) kovalente [[Nichtmetalle|Nichtmetall]]-Nichtmetall-Bindungen vorhanden.

== Gewinnung und Darstellung ==
[[Datei:Boron carbide.JPG|mini|links|Borcarbid]]
Je nach Herstellungsverfahren erhält man Borcarbid als feines schwarzes Pulver oder in Gestalt grober, schwarz glänzender [[Kristall]]e.

Das grobkristalline Borcarbid fällt bei der Herstellung aus [[Bortrioxid]] und [[Kohlenstoff]] im elektrischen Widerstandsofen bei 2400 °C an:

:<math>\mathrm{2 \ B_2O_3 + 7 \ C \ \longrightarrow \ B_4C + 6 \ CO}</math>
:Herstellung von grobkristallinem Borcarbid

Das feinkristalline Pulver entsteht bei der [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von [[Bortrioxid]] mit [[Magnesium]] in Gegenwart von [[Kohlenstoff]]:

:<math>\mathrm{2 \ B_2O_3 + 6 \ Mg + C \ \longrightarrow \ B_4C + 6 \ MgO}</math>
:Herstellung von pulverförmigem Borcarbid

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
Borcarbid ist eine Nichtoxid-[[Keramik]], die sich ähnlich wie [[Siliciumcarbid]] oder [[Siliciumnitrid]] durch besondere Härte und Zähigkeit auszeichnet. Borcarbid-Keramik ist sehr verschleißbeständig bei niedrigen Temperaturen. In ihrer Härte ist sie bei niedrigen Temperaturen verschleißbeständiger als Siliciumnitrid-Keramiken (siehe unten).

Borcarbid ist ein effektiver [[Neutronenabsorber]] und wurde z. B. bei der [[Katastrophe von Tschernobyl]] in den explodierten Reaktor abgeworfen, um die Kettenreaktion einzudämmen.

==== Verschleißmechanismus ====
[[Datei:Borcarbidverschleiß.svg|mini|hochkant=1.5|Verschleißmechanismus]]
Borcarbid verschleißt ebenso wie andere Werkstoffe mechanisch, indem durch Krafteinwirkung (Schlag, Reibung) Teile des Gefüges herausgebrochen werden. Da aber Borcarbid ein sehr harter Werkstoff ist, unterliegt er diesem Verschleiß nur in geringem Maße. Ähnlich hart und verschleißbeständig sind Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid.

Borcarbid widersteht der [[Oxidation]] durch [[Passivierung]], indem die Oberfläche des Materials mit [[Sauerstoff]] reagiert:

:<math>\mathrm{2 \ B_4C + 7 \ O_2 \ \longrightarrow \ 2 \ CO + 4 \ B_2O_3}</math> bzw. 
:<math>\mathrm{2 \ B_4C + 8 \ O_2 \ \longrightarrow \ 2 \ CO_2 + 4 \ B_2O_3.}</math>

Bei der Reaktion ist die Temperatur wesentlich, infolge des [[Boudouard-Gleichgewicht]]s kann je nachdem [[Kohlenstoffmonoxid]] oder [[Kohlenstoffdioxid]] entstehen. Das gebildete [[Bortrioxid]] ist ein Festkörper, der in kristalliner Form bei 450 °C schmilzt, in [[amorph]]er oder glasiger schon bei niedrigerer Temperatur. Seine Schmelze hindert den Sauerstoffzutritt in die Borcarbid-Matrix, so dass deren weitere Oxidation behindert wird. Allerdings werden bei Verschleißanwendungen häufig Temperaturen deutlich über 450 °C erreicht, bei denen Bortrioxid sehr geringe [[Viskosität]]en besitzt. Dann kann Luftsauerstoff leichter durch die Bortrioxidschmelze [[Diffusion|diffundieren]]. Bei der Oxidation der konkurrierenden Werkstoffe [[Siliciumnitrid]] und [[Siliciumcarbid]] entsteht dagegen Siliciumdioxid, das wesentlich zähflüssiger ist als Bortrioxid und durch dessen Schmelze der Luftsauerstoff deshalb weniger diffundiert. Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid widerstehen deshalb der Oxidation besser.

=== Chemische Eigenschaften ===
Borcarbid ist ein chemisch sehr [[Inerte Substanz|inertes]] Material. Es wird erst oberhalb von 1000 °C von [[Chlor]] oder [[Sauerstoff]] merklich angegriffen. Gegen [[Fluorwasserstoff]] und heiße [[Salpetersäure]] ist es vollkommen beständig.

== Verwendung ==
* [[Panzerung]]smaterial
* [[Neutronenabsorber]] in [[Kernkraftwerk]]en
* Werkstoff für [[Sandstrahlgebläse|Sandstrahldüsen]]

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Werkzeugwerkstoff]]
[[Kategorie:Carbid]]
[[Kategorie:Nicht-Oxidkeramik]]
[[Kategorie:Borverbindung]]

Borcarbid - Versionsgeschichte

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