8.2. Нитриды

Дальнейшее развитие многих отраслей народного хозяйства нераз­рывно связано с разработкой материалов, обладающих повышенны­ми эксплуатационными характеристиками и специальными физико-химическими свойствами. Среди химических соединений, позволяю­щих в ряде случаев решать поставленные задачи, важное место зани­мают нитриды - соединения металлов или неметаллов с азотом.

Нитриды могут быть использованы для создания материалов и изделий, которые наряду с высокой термической и химической устойчивостью обладают также электроизоляционными или полу­проводниковыми свойствами, хорошей износостойкостью и други­ми ценными качествами.

Переходные элементы III, IV, V и VI групп периодической таб­лицы образуют нитриды с высокой температурой плавления. Нит­риды элементов IV, V и VI групп характеризуются металлическим блеском и очень высокой твердостью.

Нитриды элементов VI группы – хрома, молибдена и вольфра­ма - вследствие высокой упругости паров диссоциации при темпе­ратурах, превышающих 1 775К, нельзя рассматривать как огнеупор­ные материалы. Попытки использовать тугоплавкие нитриды в ка­честве огнеупорных материалов не привели к положительным ре­зультатам вследствие их исключительно высокой хрупкости и низ­кой жароупорности. Однако в качестве добавок к другим огнеупор­ным материалам нитриды могут оказаться весьма перспективными. В настоящее время изделия из карбидов с нитридной связкой уже производятся в промышленном масштабе.

Среди прочных тугоплавких нитридов необходимо отметить нитриды бериллия, бора, алюминия и кремния.

8.2.1. Получение нитридов

Использование того или иного метода для производства нитри­дов зависит от требуемой степени чистоты окончательного продук­та. В результате взаимодействия азота или аммиака со смесью угле­рода и оксида металла получаются нитриды, загрязненные углеро­дом и кислородом. Часто используется прямой синтез элементов: для получения нитридов стехиометрического состава этим методом необходима продолжительная выдержка порошкообразного металла в атмосфере азота при температурах, превышающих 1275 К. Для проведения синтеза лучше использовать вместо молекулярного азо­та аммиак, так как во время диссоциации последнего выделяется азот, обладающий более высокой химической активностью.

Метод взаимодействия азота или аммиака с галоидными соединения­ми металлов применим в производстве нитридов высокой степени чис­тоты. Иногда галоидное соединение может существовать в виде кон­денсированной фазы, - в этом случае разделение продуктов реакции и выделение нитрида осуществляется путем испарения галоидного соеди­нения или выщелачивания, если нитрид не разлагается под действием воды. Для осуществления рассматриваемого процесса пары галоидно­го соединения металла в смеси с азотом или аммиаком, а также водоро­дом - в случае трудновосстановимых галоидных соединений - приво­дят в соприкосновение с раскаленной поверхностью, на которой выса­живается нитрид при температуре, обычно превышающей 1 275 К.

Несмотря на исключительно высокую температуру, нитриды лег­че диссоциируют, чем оксиды и сульфиды. По этой причине существен­но ограничивается их применение в условиях глубокого вакуума.

Кроме высокой летучести нитриды имеют еще один недостаток, за­ключающийся в трудности их получения. Поэтому при изыскании для атомной промышленности огнеупорных материалов, не содержащих ки­слород, основное внимание было уделено сульфидам, а не нитридам.

Поскольку температура плавления нитридов относительно вы­сока, область их применения как огнеупорных материалов в основ­ном ограничивается не температурой плавления, а той, при кото­рой усиливается процесс диссоциации.