二ホウ化モリブデン粉末

二ホウ化モリブデン粉 は、高い硬度、靭性、熱伝導性、電気特性を併せ持つ珍しい材料として評価されている先端セラミック材料です。このガイドでは、MoB2粉末の組成、特性、製造方法、用途、仕様、価格、ベンダー、代替品との長所と短所の比較など、MoB2粉末の詳細な概要を説明します。

構成と特徴

二ホウ化モリブデン粉末は、モリブデンとホウ素元素からなる灰色をした無機結晶性化合物である：

化学式	MoB2
分子量	195.93 g/mol
構成	84.5％ モリブデン 15.5％ ホウ素（重量）
外観	グレーパウダー
臭気	無臭
溶解度	水に不溶
融点	2350°C

主な特徴と特性は以下の通り：

硬度： ビッカース 29 GPa、一般的なセラミックスを上回る

タフネス： 破壊することなく熱衝撃に耐える

熱伝導率： ~110W/m.K、銅金属と同等

高温安定性： 不活性雰囲気中2800℃まで安定

耐酸化性： ホウケイ酸保護層を形成

電気伝導率： 金属と金属の接合による金属導体

潤滑性： スチールに対する低摩擦係数 ~0.43

微多孔性： 格子構造中に0.5nmの小さな穴を持つ

このように、MoB2は、コストが商業化の障壁を満たすことができれば、要求の厳しい用途に有望な珍しい多機能特性を提供する。

生産方法

二ホウ化モリブデン粉末 は還元と揮発の過程を経て製造される：

方法	説明	粒子径	純度	コスト
自己増殖型高温合成(SHS)	モリブデンとホウ素の酸化物間の発熱性テルミット反応	50 μm～150 μm	95%から99	$$$
マグネトロンスパッタリング	MoB2蒸気はコーティングとして基板上に堆積する	薄膜 0.1 μm	99%	$$$$
化学気相成長法（CVD）	前駆物質は加熱された触媒表面と反応する	薄いコーティング	99.9%	$$$$

SHS燃焼法は、プレスや焼結バルク用途に適したミクロンスケールの粉末を比較的手頃な価格で製造できる。CVDとスパッタリングは、エレクトロニクスに不可欠な高純度のMoB2薄膜を成膜する精密プロセスであるが、非常に高価であるため、用途が限定される。

現在進行中の研究では、バルク製造のための、よりスケーラブルでコスト効率の高いプロセスを模索している。次のセクションでは、MoB2が代替材料以上の利点をもたらす、現在の応用例と潜在的応用例の両方を紹介する。

アプリケーションと用途

二ホウ化モリブデンの優れた特性は、様々な高性能の状況に適している：

エレクトロニクス

• トランジスタとデバイスにおけるモリブデン導体
• 耐食メタライゼーション

コーティング

• 工具と金型の保護硬質層
• ドライ潤滑フィルム

原子力

• 耐放射線コア構造

セラミック複合材料

• 切削インサート用補強材
• 高温電極

航空宇宙

• 極超音速機のリーディングエッジ
• 耐酸化性複合材料

MoB2はまだ新しい素材ではあるが、ユニークな機能を持つことから、長期的にはあらゆる産業で既存の代替品に取って代わる可能性を示している。

仕様とグレード

商業用および研究用の二ホウ化モリブデン粉末は、アプリケーションの要件に合わせて調整可能です：

パラメータ	価値観
粒子径	1 μm～150 μm
純度グレード	95%から99.5
表層エリア	2 m2/g～6 m2/g
形態学	球状、フレーク
フェーズ	α-MoB2 , β-MoB2
分散	単結晶、凝集体
ドーパント	Si、C、Ti、Ta

粒子径 の選択は、焼結と完成部品の緻密性に影響する。より小さいことが望ましいが、製造上の課題により、現在入手可能性は制限されている。

純度 の要件は、他の遷移金属ホウ化物の許容可能な汚染しきい値に依存する。

表層部 コンパウンド中の粒子の反応性に関連する – 高い値は、より良いブレンドと焼結を可能にする。

様々な中間サプライヤーが、金属、セラミック、コーティングにおける顧客の加工ニーズに合わせて、上記の粉末パラメーターのカスタマイズを提供している。

価格と在庫状況

二ホウ化モリブデンは、製造の複雑さと関連する価格帯を考えると、依然としてニッチな先端材料である：

製品形態	数量	価格帯
研究グレードのMoB2粉末	5グラムから50グラム	グラム200ドル
バルクMoB2粉末	1 Kg	Kgあたり5000ドル以上
MoB2スパッタリングターゲット	直径1～5インチ	平方インチあたり3000ドル以上
CVD MoB2コーティング	0.1ミル厚	平方インチあたり500ドル以上

価格は、100グラム以下の少量と、純度99％のしきい値を超えると著しく高くなる傾向がある。

アカデミックな合成経路に支えられながら、製品評価のための少量試用サンプルを提供する専門業者は、世界的に見てもごくわずかである。

用途に合わせた特注組成物の受託製造も可能だが、最低注文額が高く、特殊加工には5～8週間程度のリードタイムがかかる。

比較 二ホウ化モリブデン粉末 対代替案

二ホウ化モリブデンは、高性能の場面で他のセラミック、金属、複合材料と競合する：

素材	硬度	熱伝導率	**融点	電気伝導率	**耐酸化性 **。	相対コスト
二ホウ化モリブデン	エクストリーム	素晴らしい	非常に高い	高い	グッド	$$$$
二ホウ化タングステン	比較可能	グッド	より高い	より低い	比較可能	$$
アルミニウム酸窒化物	非常に良い	グッド	素晴らしい	絶縁体	素晴らしい	$
炭化クロム	グッド	フェア	高い	より低い	フェア	$
銅	ソフト	素晴らしい	低い	ベスト	貧しい	$
ステンレス鋼	ミディアム	ミディアム	ミディアム	ミディアム	可	$

MoB2の主な利点

• 硬度と導電性の比類なきコンビネーション
• 複数の材料コンポーネントを1つに置き換えることができる
• これまで実現不可能だった新しいアプリケーションが可能に
• 高密度金属よりも軽量

MoB2の限界

• 既存の代替品に比べ非常に高価
• 商業規模での製造に挑戦
• 繊細な処理要件
• 現在、商業的なサプライチェーンは限られている

二ホウ化モリブデン粉末のユニークなマルチフィジックス能力は、当初は高いコストを吸収できるニッチな用途を正当化する。

研究開発の方向性

二ホウ化モリブデン粉末を改善する現在の取り組みには、以下のようなものがある：

製造業

• マイクロ波プラズマエンハンストプロセス
• より低エネルギーの燃焼反応
• モリブデン含有廃棄物のリサイクル

プロパティ

• 電気的、熱的、光学的性能を変化させる3元および4元ドーパント
• 膨張係数を調整する粒界工学
• 残留応力の改善による亀裂の最小化

用途

• エレクトロニクス熱管理のための電極統合
• カスタム設計溶射皮膜
• 耐核放射線複合材実証機

商業化

• 適格な生産者による供給エコシステムの開発
• 業界の問題所有者と学術研究者をつなぐ
• パフォーマンスをシミュレーションするための計算ツールを公開

よくある質問

Q: 二ホウ化モリブデン粉末は経年劣化しますか？

A: MoB2パウダーは、不活性雰囲気下で密封容器に適切に保管されれば、酸化や水和の問題はほとんどなく、3年以上安定した状態を保ちます。真空保存は保存期間をさらに延ばします。

Q：今日、二ホウ化モリブデンが高価なのはなぜですか？

A: 2000℃を超える非常に高い処理温度と、三酸化モリブデンやホウ酸のような一般的でない前駆物質が必要です。また、市場の需要も限られているため、これまでのところスケールアップ生産への投資は制限されている。

Q: MoB2は3Dプリントできますか？

A: 研究協力により、プリンテッドエレクトロニクスや熱管理デバイス向けに、MoB2の特性を活用したカスタム押出フィラメントが開発されています。しかし、商業的な3Dプリントは、今のところ単純なサンプル形状に限られています。

Q: 二ホウ化モリブデンは中性子線の影響を受けますか？

A: 次世代の原子力プラント環境で予想される集中的な中性子束の下で、卓越した寸法安定性が実証されています。

Q: MoB2が最も普及する可能性のある業界は？

A: 航空宇宙、エレクトロニクスの熱管理、先進的な原子力エネルギーの分野では、既存の制約に反して、システム・レベルの牽引力が最も即効性がある。

結論

二ホウ化モリブデンセラミックスは、高温耐酸化性とともに、卓越した硬度、熱伝導性、電気特性を備えており、極限の工学的状況に対応する多機能性能の可能性を生み出している。現在の粉末の生産量はまだ少ないが、航空宇宙と電子機器への早期採用により、従来のモノリス材料と比較してMoB2の特異な能力の組み合わせを活用するユニークな位置づけの関心と用途が掘り起こされつつある。継続的なプロセスの改善により、コストがさらに下がることが予想されるため、二ホウ化モリブデン・ソリューションは今後10年で、より多くの産業分野で急速に拡大する可能性がある。

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