ホウ化ジルコニウム/ZrB2

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）とは

金属ホウ化物は金属とホウ素の金属間化合物であり、一般的に金属的な光沢をもち、高い融点、金属と同様な電気電導性があるなどの金属的な性質と、高硬度で展性、延性がなく、脆いなどのセラミックスの性質をもつなど、金属とセラミックスの両方の性質を合わせもっているユニークな材料である。金属ホウ化物の一つであるZrB2（ホウ化ジルコニウム）は銀白色の金属光沢の外観を示し、3060℃ という非常に高い融点をもち、溶融温度まで相転移がなく、高温で蒸気圧も低い。また溶融金属、スラグに対して、高い耐食性を示す。欠点としては、非酸化物のため、高温で徐々に酸化する、またセラミックス特有の脆い性質もある。また、ZrB2（ホウ化ジルコニウム）は3000℃ を超える融点をもつことから、超耐火物として分類されており、アメリカではロケットエンジンの噴射口、ミサイルの翼などの極限材料としての研究が進められてきた。またロシアでもその特性がさかんに研究されてきた。

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）の特性値

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）の特性値は分子量（112.8）、結晶系（六方晶系）融点（3060℃）、密度（6.10g/cm3）、電気伝導性（97μΩ・ｍ）、熱膨張率（5.90×10^-6/℃）、熱伝導性（58.2/W・ｍ^-1・K^-1）、ビッカース硬度（2250/Kg・ｍ^-2）である。

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）の溶融金属、スラグに対する耐食性

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）はホウ化物のなかでも各種溶融金属、スラグに対する耐食性が大きい材料として知られている。これはZrB2（ホウ化ジルコニウム）自体の融点と耐食性が高いことと、ZrB2（ホウ化ジルコニウム）が酸化したときに生成するZrB2（ホウ化ジルコニウム）も各種、溶融金属、スラグに対して耐食性が高いことなどによると考えられる。 鉄、アルミニウム、スズなどにはほとんど反応しないが、チタン、ニッケルなどとは高温で反応する。各種製鋼用スラグに対する耐食性が優れているほか、都市ごみスラグに対する耐食性も優れており、高耐食材料として知られているAl203- Cr203系不定型耐火物の数倍の耐食性を示す。

 ZrB2（ホウ化ジルコニウム）の耐酸化性

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）は非酸化物であり、基本的には（ZrB₂+5/2O₂→ZrO₂+B₂O₃）の式で示すとおり、高温で酸化してZrO2とB203になる。

ZrB2（ホウ化ジルコニウム）の電気伝導性

純鉄なみの電気伝導性をもち、金属と同様に温度と共に、電気抵抗値は増加する。金属と同程度の低い電気抵抗をもつため、放電加工が可能であり、複雑な形状の加工が容易に行える。また金属と同様に誘導加熱もでき、不活性ガスまたは、真空中雰囲気下では2000℃ 以上まで昇温しても変化はないが、大気中では1300℃ 以上で酸化が徐々に進行する。