Nitrid bóruje kryštál zložený z atómov dusíka a bóru. Chemické zloženie je 43,6 % bóru a 56,4 % dusíka so štyrmi rôznymi variantmi: HBN, RBN, CBN a WBN. CBN je zvyčajne čierny, hnedý alebo tmavočervený kryštál so sfaleritovou štruktúrou a dobrou tepelnou vodivosťou. Tvrdosť je na druhom mieste po diamante a ide o supertvrdý materiál bežne používaný ako nástrojové materiály a brusivá. BN je odolný voči chemickému napadnutiu a nie je erodovaný anorganickými kyselinami a vodou. Väzba bórového dusíka sa rozbije v horúcej koncentrovanej alkálii. Oxidácia začína vo vzduchu pri 1200 stupňoch. Rozklad začína asi pri 2700 stupňoch vo vákuu. Málo rozpustný v horiacej kyseline, nerozpustný v studenej vode, relatívna hustota 2,29. Pevnosť v tlaku je 170 MPa. Maximálna prevádzková teplota je 900 stupňov v oxidačnej atmosfére a 2800 stupňov v neaktívnej redukčnej atmosfére, ale mazací výkon je pri izbovej teplote slabý. Väčšina vlastností BN je lepšia ako uhlíkové materiály. Pre HBN: nízky koeficient trenia, dobrá vysoká-teplotná stabilita, dobrá odolnosť proti tepelným šokom, vysoká pevnosť, vysoká tepelná vodivosť, nízky koeficient rozťažnosti, vysoký odpor, odolnosť proti korózii, mikrovlnný alebo infračervený prenos.
|
Chemický vzorec |
BN |
|
Presná hmotnosť |
25 |
|
Molekulová hmotnosť |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Elementárna analýza |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Vlastnosti materiálu
CBN je zvyčajne čierny, hnedý alebo tmavočervený kryštál so sfaleritovou štruktúrou a dobrou tepelnou vodivosťou. Tvrdosť na druhom mieste po diamante, je to supertvrdý materiál bežne používaný ako nástrojový materiál a brusivo.
Nitrid bórumá chemickú odolnosť a nepodlieha korózii anorganickými kyselinami a vodou. Väzba bórového dusíka sa rozbije v horúcej koncentrovanej alkálii. Oxidácia začína vo vzduchu nad 1200 stupňov. Rozklad začína pri teplote okolo 2700 stupňov vo vákuu. Mierne rozpustný v horúcej kyseline, nerozpustný v studenej vode, s relatívnou hustotou 2,29. Pri varení s vodou je hydrolýza veľmi pomalá, pričom vzniká malé množstvo kyseliny boritej a amoniaku. Pri izbovej teplote nereaguje so slabými kyselinami a silnými zásadami a je mierne rozpustný v horúcich kyselinách. Môže sa rozložiť iba pri spracovaní roztaveným hydroxidom draselným a chlór s ním môže reagovať iba v podmienkach červeného žeravenia.
Pevnosť v tlaku je 170 MPa. Maximálna prevádzková teplota v oxidačnej atmosfére je 900 stupňov, zatiaľ čo v nereaktívnej redukčnej atmosfére môže dosiahnuť 2800 stupňov, ale mazací výkon je pri izbovej teplote slabý. Väčšina vlastností BN je lepšia ako uhlíkové materiály. Pre HBN: nízky koeficient trenia, dobrá vysoká-teplotná stabilita, dobrá odolnosť proti tepelným šokom, vysoká pevnosť, vysoká tepelná vodivosť, nízky koeficient rozťažnosti, vysoký elektrický odpor, odolnosť proti korózii, mikrovlnná alebo infračervená priehľadnosť.
Štruktúra materiálu
Šesťhranný kryštálový systém BN, najčastejšie grafitová mriežka, má aj amorfné varianty. Okrem hexagonálnej kryštalickej formy má BN ďalšie kryštálové formy vrátane r-BN, c-BN a w-BN. Ľudia dokonca objavili dvojrozmerné kryštály BN, ktoré pripomínajú tenký grafit.
Bežne vyrábanénitrid bórumá štruktúru grafitového typu, bežne známu ako biely grafit. Ďalším typom je diamantový typ, ktorý je podobný princípu premeny grafitu na diamant. Grafit typu BN je možné transformovať na diamant typu BN pri vysokej teplote (1800 stupňov) a vysokom tlaku (8000 Mpa) [5-18GPa]. Je to nový typ vysokoteplotne odolného supertvrdého materiálu používaného na výrobu vrtákov, brúsnych nástrojov a rezných nástrojov.
Spôsob prípravy
V roku 1957 Wentorf prvýkrát umelo syntetizoval kubický BN. Keď sa teplota priblíži alebo prekročí 1700 stupňov a minimálny tlak je 11-12 GPa, čistý HBN sa priamo transformuje na CBN. Následne sa zistilo, že použitie katalyzátorov môže výrazne znížiť prechodovú teplotu a tlak. Bežne používané katalyzátory zahŕňajú alkalické kovy a kovy alkalických zemín, nitridy alkalických kovov a kovov alkalických zemín, fluórnitridy kovov alkalických zemín, boritany amónne a anorganické fluoridy. Teplota a tlak potrebný na použitie boritanu amónneho ako katalyzátora sú najnižšie, s tlakom 5 GPa pri 1500 stupňoch a teplotným rozsahom 600-700 stupňov pri 6 GPa. Z toho je možné vidieť, že hoci pridanie katalyzátorov môže výrazne znížiť transformačnú teplotu a tlak, požadovaná teplota a tlak sú stále relatívne vysoké. Preto je zariadenie na jeho prípravu zložité, náklady sú vysoké a jeho priemyselné využitie je obmedzené.
V roku 1979 Sokolowski úspešne pripravil CBN filmy pomocou technológie pulznej plazmy pri nízkej teplote a nízkom tlaku. Použité zariadenie je jednoduché a proces je ľahko implementovateľný, čo viedlo k rýchlemu vývoju. Objavili sa viaceré metódy nanášania pár. Tradične sa to týka hlavne termochemickej depozície pár. Experimentálne usporiadanie sa vo všeobecnosti skladá z žiaruvzdorných kremenných trubíc a vykurovacích zariadení. Substrát môže byť ohrievaný buď ohrievacou pecou (CVD s horúcou stenou) alebo vysokofrekvenčným indukčným ohrevom (CVD so studenou stenou). Reakčný plyn sa rozkladá na povrchu vysokoteplotného substrátu -a podlieha chemickej reakcii, pri ktorej sa vytvára film. Reakčným plynom je zmes BCI3 alebo B2H6 a NH3.
Táto metóda využíva vodu ako reakčné médium vo vysoko{0}}teplotnom a vysokotlakovom{1}}reakčnom prostredí v autokláve, čo umožňuje rozpustenie látok, ktoré sú zvyčajne nerozpustné alebo sa ťažko rozpúšťajú. Reakcia môže tiež podstúpiť rekryštalizáciu. Hydrotermálna technológia má dve charakteristiky: po prvé, má relatívne nízku teplotu, a po druhé, vykonáva sa v uzavretej nádobe, aby sa zabránilo vyparovaniu komponentov. Ako nízkoteplotná a nízkotlaková metóda syntézy sa používa na syntézu kubického BN pri nízkych teplotách.
Tepelná syntéza benzénu, ako nedávno vznikajúca metóda syntézy nízkoteplotných nanomateriálov, si získala veľkú pozornosť. Vďaka svojej stabilnej konjugovanej štruktúre je benzén vynikajúcim rozpúšťadlom pre solvotermálnu syntézu a nedávno bol úspešne vyvinutý na techniku tepelnej syntézy benzénu, ako je znázornené v reakčnej rovnici:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Alebo BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Reakčná teplota je len 450 stupňov a technológia tepelnej syntézy benzénu dokáže pripraviť metastabilnú fázu, ktorá môže existovať iba v extrémnych podmienkach a ultra-vysokom tlaku pri relatívne nízkych teplotách a tlakoch. Táto metóda umožňuje prípravu kubického materiálu pri nízkych -teplotách a nízkom tlaku-nitrid bóru. Táto metóda je však zatiaľ v štádiu experimentálneho výskumu a ide o syntetickú metódu s veľkým potenciálom aplikácie.
Technológia samorozmnožovania
Využitím vonkajšej energie na vyvolanie vysoko exotermických chemických reakcií systém prechádza lokalizovanými reakciami, aby sa vytvorilo čelo chemickej reakcie (spaľovacia vlna). Chemická reakcia rýchlo prebieha s podporou vlastného uvoľňovania tepla a vlna horenia sa šíri celým systémom. Aj keď je táto metóda tradičnou metódou anorganickej syntézy, v posledných rokoch bola opísaná len pre syntézu BN.
Technológia naprašovania iónovým lúčom
Pomocou technológie nanášania naprašovaním pomocou časticového lúča sa získa zmiešaný produkt kubického BN a hexagonálneho BN. Hoci tento spôsob obsahuje menej nečistôt, morfológiu produktu je ťažké kontrolovať kvôli ťažkostiam pri riadení reakčných podmienok. Stále existuje veľký potenciál pre rozvoj výskumu tejto metódy.
Technológia tepelnej syntézy uhlíka
Táto metóda využíva kyselinu boritú ako surovinu, uhlík ako redukčné činidlo a plynný amoniak na nitridáciu BN na povrchu karbidu kremíka. Výsledný produkt má vysokú čistotu a veľkú aplikačnú hodnotu na prípravu kompozitných materiálov.
Laserová-metóda redukcie
Použitie lasera ako externého zdroja energie na vyvolanie redoxných reakcií medzi reakčnými prekurzormi a kombinovanie B a N na generovanie BN, ale táto metóda tiež produkuje zmiešanú fázu.
1. Odformovacie prostriedky na tvárnenie kovov a mazivá na ťahanie kovov.
2. Špeciálne elektrolytické a odporové materiály v podmienkach vysokej teploty.
3. Tuhé mazivá pri vysokých teplotách, prísady proti opotrebeniu- vytláčaním, prísady na výrobu keramických kompozitných materiálov, žiaruvzdorné materiály a antioxidačné prísady, najmä pre aplikácie, ktoré odolávajú korózii roztaveného kovu, prísady zlepšujúce teplo a izolačné materiály odolné voči vysokým-teplotám.
4. Tepelne utesňujúce sušidlá pre tranzistory a prísady do polymérov, ako sú plastové živice.
5. Lisované do rôznych tvarov produktov BN, ktoré možno použiť ako vysokoteplotné, vysokonapäťové, vysokonapäťové, izolačné a tepelné komponenty.
6. Tepelne tieniace materiály v letectve.
7. Za účasti katalyzátora ho možno premeniť na kubický BN, ktorý je tvrdý ako diamant, prostredníctvom spracovania pri vysokej -teplote a{2}}tlaku.
8. Konštrukčné materiály atómových reaktorov.
9. Prúdové dýzy pre letecké a raketové motory.
10. Izolátory pre vysoko-napäťové, vysoko{2}}frekvenčné elektrické a plazmové oblúky.
11. Obalové materiály, ktoré zabraňujú neutrónovému žiareniu.
12. Supertvrdý materiál spracovaný z BN, ktorý možno použiť na výrobu-vysokorýchlostných rezných nástrojov a vrtákov na geologický prieskum a ropné vrty.
Nielen tradičná kybernetická a imigračná firma
13. Separačné krúžky používané v metalurgii na kontinuálne odlievanie ocele, prietokové štrbiny pre amorfné železo a separačné prostriedky na kontinuálne liate hliník (rôzne prostriedky na separáciu optického skla).
14. Vyrobte odparovacie člny pre rôzne pokovovanie kondenzátorovým filmom hliníkom, hliníkové pokovovanie katódovej trubice, hliníkové pokovovanie displeja atď.
15. Rôzne čerstvé-baliace vrecká s hliníkovým povrchom atď.
16. Rôzne laserové pokovovanie-falšovaním falšovania, materiály na horúcu razbu s ochrannými známkami, rôzne etikety na cigarety, etikety na pivo, obalové škatuľky, hliníkové obaly na obaly cigariet atď.
17. Kozmetika sa používa ako plnivá do rúžov, ktoré sú ne-toxické, lubrikačné a lesklé.
Nitrid bórubol predstavený pred viac ako 100 rokmi, pričom jeho najskoršou aplikáciou bol šesťhranný BN ako vysokoteplotné -mazivo. Jeho štruktúra a vlastnosti sú veľmi podobné grafitu a je tiež čisto biely, preto je bežne známy ako „biely grafit“.
BN keramika bola objavená už v roku 1842. Od 2. svetovej vojny prebiehal v zahraničí rozsiahly výskum BN materiálov a až v roku 1955 bola vyvinutá metóda lisovania za tepla BN. Ako prvé vstúpili do výroby American Diamond Company a United Carbon Company, ktoré do roku 1960 vyrobili viac ako 10 ton.
V roku 1957 RH Wentrof ako prvý úspešne vyvinul CBN. V roku 1969 ho General Electric predal ako Borazon a v roku 1973 Spojené štáty oznámili výrobu CBN rezných nástrojov.
V roku 1975 Japonsko doviezlo technológiu zo Spojených štátov a pripravilo aj rezné nástroje CBN.
V roku 1979 bola technológia pulznej plazmy prvýkrát úspešne použitá na prípravu zrútených tenkých vrstiev c-BN pri nízkej teplote a nízkom tlaku.
Koncom 90. rokov boli ľudia schopní pripraviť tenké vrstvy c-BN pomocou rôznych metód fyzikálnej depozície z pár (PVD) a chemickej depozície z plynnej fázy (CVD).
Z domáceho pohľadu v Číne vývoj rýchlo napreduje. Výskum BN prášku sa začal v roku 1963, úspešne sa rozvinul v roku 1966 a v roku 1967 bol uvedený do výroby a aplikovaný v čínskom priemysle a špičkovej technológii-.
Všetko, čo potrebujete vedieť
Na čo sa používa nitrid bóru?
Produkty z nitridu bóru sa široko používajú v rôznych odvetviach, ako sú: výroba ocele a zlievarenstva. Výroba vysokoteplotných pecí-. Mikroelektronika a polovodičový priemysel.
Je nitrid bóru dobrý pre pokožku?
Ako syntetický produkt,je chemicky stabilný a je známe, že je bezpečný a šetrný k pokožke. Vďaka prísne kontrolovanému výrobnému procesu je Tokuyama h-BN mimoriadne čistý s veľmi malým množstvom rozpustného bóru. V súlade s japonskými štandardmi kvázi-zložiek liečiv z roku 2021.
Je potravina s nitridom bóru bezpečná?
Nitrid bóru je skutočnou a zdravou alternatívou (certifikovaná NSF pre styk s potravinami) k PTFE alebo teflónu, ktorý sa vďaka svojim výborným mazacím vlastnostiam môže použiť aj ako plnivo do polymérov.
Je nitrid bóru silnejší ako diamant?
Bolo hlásené, že je18%silnejší ako diamant. Pokiaľ nie je uvedené inak, údaje sú uvedené pre materiály v ich štandardnom stave (pri 25 stupňoch [77 stupňov F], 100 kPa). Vďaka vynikajúcej tepelnej a chemickej stabilite sa keramika z nitridu bóru používa vo vysokoteplotných zariadeniach a pri odlievaní kovov.
Populárne Tagy: práškový nitrid bóru cas 10043-11-5, dodávatelia, výrobcovia, továreň, veľkoobchod, kúpiť, cena, hromadne, na predaj