Borov nitridje kristal sastavljen od atoma dušika i bora. Kemijski sastav je 43,6% bora i 56,4% dušika, s četiri različite varijante: HBN, RBN, CBN i WBN. CBN je obično crni, smeđi ili tamnocrveni kristal sa strukturom sfalerita i dobrom toplinskom vodljivošću. Tvrdoća je druga iza dijamanta i supertvrdi je materijal koji se obično koristi kao materijali za alate i abrazivi. BN je otporan na kemijske napade i ne nagrizaju ga anorganske kiseline i voda. Dušikova veza bora se prekida u vrućoj koncentriranoj lužini. Oksidacija počinje u zraku na 1200 stupnjeva. Razgradnja počinje na oko 2700 stupnjeva u vakuumu. Slabo topljiv u gorućoj kiselini, netopljiv u hladnoj vodi, relativna gustoća 2,29. Tlačna čvrstoća je 170Mpa. Maksimalna radna temperatura je 900 stupnjeva u oksidirajućoj atmosferi i 2800 stupnjeva u neaktivnoj redukcijskoj atmosferi, ali učinak podmazivanja je loš na sobnoj temperaturi. Većina svojstava BN bolja je od ugljikovih materijala. Za HBN: nizak koeficijent trenja, dobra visoka -temperaturna stabilnost, dobra otpornost na toplinske udare, visoka čvrstoća, visoka toplinska vodljivost, nizak koeficijent širenja, visoka otpornost, otpornost na koroziju, mikrovalni ili infracrveni prijenos.
|
Kemijska formula |
BN |
|
Točna misa |
25 |
|
Molekularna težina |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Elementarna analiza |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Karakteristike materijala
CBN je obično crni, smeđi ili tamnocrveni kristal sa strukturom sfalerita i dobrom toplinskom vodljivošću. Po tvrdoći odmah iza dijamanta, to je supertvrdi materijal koji se obično koristi kao alatni materijal i abrazivno sredstvo.
Borov nitridima kemijsku otpornost i ne nagrizaju ga anorganske kiseline i voda. Dušikova veza bora se prekida u vrućoj koncentriranoj lužini. Oksidacija počinje na zraku iznad 1200 stupnjeva. Razgradnja počinje na oko 2700 stupnjeva pod vakuumom. Slabo topljiv u vrućoj kiselini, netopljiv u hladnoj vodi, s relativnom gustoćom od 2,29. Kada se kuha s vodom, hidroliza je vrlo spora, proizvodeći malu količinu borne kiseline i amonijaka. Ne reagira sa slabim kiselinama i jakim bazama na sobnoj temperaturi i slabo je topljiv u vrućim kiselinama. Može se razgraditi samo kada se tretira rastaljenim kalijevim hidroksidom, a klor može s njim reagirati samo u vrućim uvjetima.
Tlačna čvrstoća je 170MPa. Maksimalna radna temperatura u oksidirajućoj atmosferi je 900 stupnjeva, dok može doseći 2800 stupnjeva u nereaktivnoj redukcijskoj atmosferi, ali učinak podmazivanja je loš na sobnoj temperaturi. Većina svojstava BN je bolja od karbonskih materijala. Za HBN: nizak koeficijent trenja, dobra visoka -temperaturna stabilnost, dobra otpornost na toplinski udar, visoka čvrstoća, visoka toplinska vodljivost, nizak koeficijent širenja, visoka električna otpornost, otpornost na koroziju, mikrovalna ili infracrvena prozirnost.
Struktura materijala
BN heksagonalni kristalni sustav, najčešće grafitna rešetka, ima i amorfne varijante. Osim heksagonalnog kristalnog oblika, BN ima i druge kristalne oblike, uključujući r-BN, c-BN i w-BN. Ljudi su čak otkrili dvo-dimenzionalne BN kristale koji nalikuju tankom grafitu.
Uobičajeno proizvedenoborov nitridima strukturu tipa grafita, obično poznatu kao bijeli grafit. Drugi tip je dijamantni tip, koji je sličan principu pretvaranja grafita u dijamant. Grafit tipa BN može se transformirati u dijamant tipa BN na visokoj temperaturi (1800 stupnjeva ) i visokom tlaku (8000Mpa) [5-18GPa]. To je nova vrsta supertvrdog materijala otpornog na visoke temperature koji se koristi za izradu svrdla, alata za brušenje i alata za rezanje.
Način pripreme
Godine 1957. Wentorf je prvi umjetno sintetizirao kubični BN. Kada se temperatura približi ili premaši 1700 stupnjeva, a minimalni tlak je 11-12GPa, čisti HBN izravno se pretvara u CBN. Naknadno je otkriveno da uporaba katalizatora može značajno smanjiti prijelaznu temperaturu i tlak. Uobičajeno korišteni katalizatori uključuju alkalijske i zemnoalkalne metale, alkalijske i zemnoalkalne nitride, zemnoalkalijske fluoronitride, soli amonijevog borata i anorganske fluoride. Temperatura i tlak potrebni za korištenje amonijevog borata kao katalizatora su najniži, s tlakom od 5GPa na 1500 stupnjeva i temperaturnim rasponom od 600-700 stupnjeva na 6GPa. Iz ovoga se može vidjeti da iako dodavanje katalizatora može uvelike smanjiti temperaturu i tlak transformacije, potrebna temperatura i tlak su još uvijek relativno visoki. Stoga je oprema za njegovu pripremu složena, cijena visoka, a industrijska primjena ograničena.
Godine 1979. Sokolowski je uspješno pripremio CBN filmove pomoću tehnologije pulsne plazme pri niskoj temperaturi i niskom tlaku. Oprema koja se koristi je jednostavna i proces je jednostavan za implementaciju, što je dovelo do brzog razvoja. Pojavilo se više metoda taloženja iz pare. Tradicionalno se uglavnom odnosi na termokemijsko taloženje iz pare. Eksperimentalna postavka općenito se sastoji od kvarcnih cijevi-otpornih na toplinu i uređaja za grijanje. Supstrat se može zagrijavati grijaćom peći (CVD s vrućim zidom) ili visoko{7}}frekventnim indukcijskim grijanjem (CVD s hladnim zidom). Reakcijski plin se razgrađuje na površini supstrata visoke-temperature i podvrgava se kemijskoj reakciji za taloženje filma. Reakcijski plin je smjesa BCl3 ili B2H6 i NH3.
Ova metoda koristi vodu kao reakcijski medij u reakcijskom okruženju visoke-temperature i visokog-tlaka unutar autoklava, čime se tvari koje su obično netopljive ili se teško otapaju otope. Reakcija također može proći rekristalizaciju. Hidrotermalna tehnologija ima dvije karakteristike: prvo, ima relativno nisku temperaturu, i drugo, provodi se u zatvorenom spremniku kako bi se izbjeglo isparavanje komponenti. Kao metoda sinteze na niskim-temperaturama i-tlacima, koristi se za sintezu kubičnog BN-a na niskim temperaturama.
Kao nedavno razvijena metoda za sintezu nanomaterijala na niskim-temperaturama, toplinska sinteza benzena dobila je široku pozornost. Zbog svoje stabilne konjugirane strukture, benzen je izvrsno otapalo za solvotermalnu sintezu i nedavno je uspješno razvijen u tehniku termičke sinteze benzena, kao što je prikazano u reakcijskoj jednadžbi:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Ili BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Temperatura reakcije je samo 450 stupnjeva, a tehnologija termičke sinteze benzena može pripremiti metastabilnu fazu koja može postojati samo u ekstremnim uvjetima i ultra-visokom tlaku pri relativno niskim temperaturama i pritiscima. Ova metoda omogućuje pripremu kubika na niskoj-temperaturi i niskom{4}}tlakuborov nitrid. Međutim, ova metoda je još uvijek u fazi eksperimentalnog istraživanja i sintetička je metoda s velikim potencijalom za primjenu.
Samopropagirajuća tehnologija
Korištenjem vanjske energije za induciranje vrlo egzotermnih kemijskih reakcija, sustav prolazi kroz lokalizirane reakcije kako bi se formirala fronta kemijske reakcije (val izgaranja). Kemijska reakcija se ubrzano odvija uz potporu vlastitog oslobađanja topline, a val izgaranja širi se cijelim sustavom. Iako je ova metoda tradicionalna metoda anorganske sinteze, tek je posljednjih godina prijavljena za sintezu BN.
Tehnologija raspršivanja ionskim snopom
Koristeći tehnologiju taloženja raspršivanjem snopom čestica, dobiva se mješoviti proizvod kubičnog BN i heksagonalnog BN. Iako ova metoda ima manje nečistoća, morfologiju produkta je teško kontrolirati zbog poteškoća u kontroli reakcijskih uvjeta. Još uvijek postoji veliki potencijal za razvoj istraživanja ove metode.
Tehnologija toplinske sinteze ugljika
Ova metoda koristi bornu kiselinu kao sirovinu, ugljik kao redukcijsko sredstvo i plin amonijak za nitrid BN na površini silicijevog karbida. Dobiveni proizvod ima visoku čistoću i veliku vrijednost primjene za pripremu kompozitnih materijala.
Laser{0}}inducirana metoda redukcije
Korištenje lasera kao vanjskog izvora energije za induciranje redoks reakcija između prekursora reakcije i kombiniranje B i N za stvaranje BN, ali ova metoda također proizvodi mješovitu fazu.
1. Sredstva za odvajanje kalupa za oblikovanje metala i maziva za izvlačenje metala.
2. Specijalni elektrolitički i otporni materijali u uvjetima visoke temperature.
3. Visokotemperaturna čvrsta maziva, aditivi protiv -habanja ekstruzijom, aditivi za proizvodnju keramičkih kompozitnih materijala, vatrostalni materijali i antioksidativni aditivi, posebno za primjene koje su otporne na koroziju rastaljenog metala, aditivi za toplinsko poboljšanje i izolacijski materijali otporni na visoke -temperature.
4. Desikanti za toplinsko brtvljenje tranzistora i aditivi za polimere kao što su plastične smole.
5. Prešani u različite oblike BN proizvoda, koji se mogu koristiti kao komponente za visoke-temperature, visoki{2}}napon, izolaciju i raspršivanje topline.
6. Materijali za toplinsku zaštitu u zrakoplovstvu.
7. Uz sudjelovanje katalizatora, može se pretvoriti u kubični BN koji je tvrd kao dijamant kroz obradu na visokoj-temperaturi i visokom{2}}tlaku.
8. Konstrukcijski materijali atomskih reaktora.
9. Mlaznice za avionske i raketne motore.
10. Izolatori za visoko-naponske, visoko-frekventne električne i plazma lukove.
11. Materijali za pakiranje koji sprječavaju neutronsko zračenje.
12. Supertvrdi materijal prerađen od BN, koji se može koristiti za izradu -reznih alata velike brzine i svrdla za geološka istraživanja i bušenje nafte.
Ne samo tradicionalna kibernetička i imigracijska tvrtka
13. Prstenovi za odvajanje koji se koriste u metalurgiji za kontinuirano lijevani čelik, prorezi za amorfno željezo i sredstva za odvajanje kontinuiranog lijevanog aluminija (razna sredstva za odvajanje optičkog stakla).
14. Napravite čamce za isparavanje za razne aluminijske oplate kondenzatora, aluminijske oplate katodnih cijevi, aluminijske oplate zaslona itd.
15. Razne vrećice za-održavanje svježeg pakiranja od aluminija, itd.
16. Razne laserske aluminijske prevlake protiv-krivotvorenja, materijali za vruće utiskivanje zaštitnih znakova, razne naljepnice za cigarete, naljepnice za pivo, kutije za pakiranje, aluminijska prevlaka kutija za pakiranje cigareta i tako dalje.
17. Kozmetika se koristi kao punila za ruževe za usne, koji su ne-otrovni, mazivi su i sjajni.
Borov nitriduveden je prije više od 100 godina, a njegova najranija primjena bila je heksagonalni BN kao visoko{1}}temperaturno mazivo. Njegova struktura i svojstva vrlo su slični grafitu, a također je čisto bijel, stoga je poznat kao "bijeli grafit".
BN keramika otkrivena je već 1842. Opsežna istraživanja BN materijala provode se u inozemstvu od Drugog svjetskog rata, a tek 1955. razvijena je BN metoda vrućeg prešanja. American Diamond Company i United Carbon Company prvi su ušli u proizvodnju, proizvevši preko 10 tona do 1960. godine.
Godine 1957. RH Wentrof je prvi uspješno razvio CBN. Godine 1969. General Electric ga je prodao kao Borazon, a 1973. Sjedinjene Države najavile su proizvodnju CBN alata za rezanje.
Godine 1975. Japan je uvezao tehnologiju iz Sjedinjenih Država i također pripremio CBN alate za rezanje.
Godine 1979. tehnologija pulsne plazme prvi je put uspješno korištena za pripremu skupljenih c-BN tankih filmova pri niskoj temperaturi i niskom tlaku.
U kasnim 1990-ima ljudi su mogli pripremiti c-BN tanke filmove korištenjem različitih metoda fizičkog taloženja iz pare (PVD) i kemijskog taloženja iz pare (CVD).
Iz domaće perspektive u Kini, razvoj je brzo napredovao. Istraživanje BN praha započelo je 1963., uspješno je razvijeno 1966., a pušteno je u proizvodnju i primijenjeno u kineskoj industriji i vrhunskoj-tehnologiji 1967.
Sve što trebate znati
Za što se koristi bor nitrid?
Proizvodi bor nitrida naširoko se koriste u industrijama kao što su: proizvodnja čelika i ljevaonica. Proizvodnja visoko{1}}temperaturnih peći. Mikroelektronika i industrija poluvodiča.
Je li borov nitrid dobar za kožu?
Kao sintetski proizvod,kemijski je stabilan i poznat kao siguran i nježan za kožu. Zbog strogo kontroliranog procesa proizvodnje, Tokuyama h-BN je izuzetno čist, s vrlo malo topljivog bora. Usklađenost s japanskim standardima za kvazi-sastojke lijekova iz 2021.
Je li bor nitrid hrana sigurna?
Bor nitrid je prava i zdrava alternativa (NSF certifikat siguran za kontakt s hranom) za PTFE ili teflon, koji se također može koristiti kao punilo u polimerima zbog svojih izvrsnih svojstava podmazivanja.
Je li borov nitrid jači od dijamanta?
Zabilježeno je da je18%jači od dijamanta. Osim ako nije drugačije navedeno, podaci se daju za materijale u njihovom standardnom stanju (na 25 stupnjeva [77 stupnjeva F], 100 kPa). Zbog izvrsne toplinske i kemijske stabilnosti, keramika bor nitrida koristi se u opremi za visoke-temperature i lijevanju metala.
Popularni tagovi: bor nitrid u prahu cas 10043-11-5, dobavljači, proizvođači, tvornica, veleprodaja, kupovina, cijena, rasuto, na prodaju