Nitrid boruje krystal složený z atomů dusíku a boru. Chemické složení je 43,6 % boru a 56,4 % dusíku, se čtyřmi různými variantami: HBN, RBN, CBN a WBN. CBN je obvykle černý, hnědý nebo tmavě červený krystal se sfaleritovou strukturou a dobrou tepelnou vodivostí. Tvrdost je na druhém místě po diamantu a je to supertvrdý materiál běžně používaný jako nástrojové materiály a brusiva. BN je odolný vůči chemickému napadení a není erodován anorganickými kyselinami a vodou. V horké koncentrované alkálii se přeruší vazba bórového dusíku. Oxidace začíná ve vzduchu při 1200 stupních. Rozklad začíná asi při 2700 stupních ve vakuu. Málo rozpustný v hořící kyselině, nerozpustný ve studené vodě, relativní hustota 2,29. Pevnost v tlaku je 170 MPa. Maximální provozní teplota je 900 stupňů v oxidační atmosféře a 2800 stupňů v neaktivní redukční atmosféře, ale mazací výkon je při pokojové teplotě špatný. Většina vlastností BN je lepší než uhlíkové materiály. Pro HBN: nízký koeficient tření, dobrá stabilita při vysokých teplotách, dobrá odolnost proti tepelným šokům, vysoká pevnost, vysoká tepelná vodivost, nízký koeficient roztažnosti, vysoký odpor, odolnost proti korozi, mikrovlnný nebo infračervený přenos.
|
Chemický vzorec |
BN |
|
Přesná hmotnost |
25 |
|
Molekulová hmotnost |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Elementární analýza |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Vlastnosti materiálu
CBN je obvykle černý, hnědý nebo tmavě červený krystal se sfaleritovou strukturou a dobrou tepelnou vodivostí. Tvrdost druhá po diamantu, je to supertvrdý materiál běžně používaný jako nástrojový materiál a brusivo.
Nitrid borumá chemickou odolnost a nepodléhá korozi anorganickými kyselinami a vodou. V horké koncentrované alkálii se přeruší vazba bórového dusíku. Oxidace začíná ve vzduchu nad 1200 stupňů. Rozklad začíná při teplotě kolem 2700 stupňů ve vakuu. Mírně rozpustný v horké kyselině, nerozpustný ve studené vodě, o relativní hustotě 2,29. Když se vaří s vodou, hydrolýza je velmi pomalá a vytváří malé množství kyseliny borité a amoniaku. Při pokojové teplotě nereaguje se slabými kyselinami a silnými zásadami a je mírně rozpustný v horkých kyselinách. Může se rozkládat pouze při zpracování roztaveným hydroxidem draselným a chlór s ním může reagovat pouze za podmínek rozžhavení do červena.
Pevnost v tlaku je 170 MPa. Maximální provozní teplota v oxidační atmosféře je 900 stupňů, zatímco v nereaktivní redukční atmosféře může dosáhnout 2800 stupňů, ale výkon mazání je při pokojové teplotě špatný. Většina vlastností BN je lepší než uhlíkové materiály. Pro HBN: nízký koeficient tření, dobrá stabilita při vysokých teplotách, dobrá odolnost proti tepelným šokům, vysoká pevnost, vysoká tepelná vodivost, nízký koeficient roztažnosti, vysoký elektrický odpor, odolnost proti korozi, mikrovlnná nebo infračervená průhlednost.
Struktura materiálu
BN hexagonální krystalový systém, nejčastěji grafitová mřížka, má také amorfní varianty. Kromě hexagonální krystalové formy má BN další krystalové formy, včetně r-BN, c-BN a w-BN. Lidé dokonce objevili dvourozměrné krystaly BN, které připomínají tenký grafit.
Běžně vyráběnénitrid borumá strukturu grafitového typu, běžně známou jako bílý grafit. Dalším typem je diamantový typ, který je podobný principu přeměny grafitu na diamant. Grafit typu BN lze přeměnit na diamant typu BN při vysoké teplotě (1800 stupňů) a vysokém tlaku (8000 Mpa) [5-18GPa]. Jedná se o nový typ vysokoteplotně odolného supertvrdého materiálu používaného pro výrobu vrtáků, brusných nástrojů a řezných nástrojů.
Způsob přípravy
V roce 1957 Wentorf poprvé uměle syntetizoval kubický BN. Když se teplota přiblíží nebo překročí 1700 stupňů a minimální tlak je 11-12GPa, čistý HBN se přímo přemění na CBN. Následně bylo zjištěno, že použití katalyzátorů může výrazně snížit přechodovou teplotu a tlak. Běžně používané katalyzátory zahrnují alkalické kovy a kovy alkalických zemin, nitridy alkalických kovů a alkalických zemin, fluornitridy alkalických zemin, boritanové soli amonné a anorganické fluoridy. Teplota a tlak požadované pro použití boritanu amonného jako katalyzátoru jsou nejnižší, s tlakem 5 GPa při 1500 stupních a teplotním rozsahem 600-700 stupňů při 6 GPa. Z toho je vidět, že i když přidání katalyzátorů může značně snížit transformační teplotu a tlak, požadovaná teplota a tlak jsou stále relativně vysoké. Proto je zařízení pro jeho přípravu složité, náklady jsou vysoké a jeho průmyslové použití je omezené.
V roce 1979 Sokolowski úspěšně připravil CBN filmy pomocí technologie pulzního plazmatu při nízké teplotě a nízkém tlaku. Použité zařízení je jednoduché a proces se snadno implementuje, což vedlo k rychlému vývoji. Objevilo se několik způsobů depozice par. Tradičně se to týká hlavně termochemické depozice par. Experimentální zařízení se obecně skládá z tepelně odolných křemenných trubic a topných zařízení. Substrát může být ohříván buď ohřívací pecí (hot wall CVD) nebo vysokofrekvenčním indukčním ohřevem (studená stěna CVD). Reakční plyn se rozkládá na povrchu vysokoteplotního substrátu a prochází chemickou reakcí za vzniku filmu. Reakční plyn je směs BCI3 nebo B2H6 a NH3.
Tato metoda používá vodu jako reakční médium ve vysokoteplotním a vysokotlakém reakčním prostředí uvnitř autoklávu, což umožňuje rozpouštění látek, které jsou obvykle nerozpustné nebo obtížně rozpustné. Reakce může také podstoupit rekrystalizaci. Hydrotermální technologie má dvě vlastnosti: zaprvé má relativně nízkou teplotu a zadruhé se provádí v uzavřené nádobě, aby se zabránilo těkání složek. Jako metoda nízkoteplotní a nízkotlaké syntézy se používá k syntéze kubického BN při nízkých teplotách.
Jako nedávno vznikající metoda syntézy nízkoteplotních nanomateriálů se tepelné syntéze benzenu dostalo široké pozornosti. Vzhledem ke své stabilní konjugované struktuře je benzen vynikajícím rozpouštědlem pro solvotermální syntézu a nedávno byl úspěšně vyvinut do techniky tepelné syntézy benzenu, jak ukazuje reakční rovnice:
BCl3 + Li3N → BN + 3 LiCl
Nebo BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Reakční teplota je pouze 450 stupňů a technologie tepelné syntézy benzenu může připravit metastabilní fázi, která může existovat pouze za extrémních podmínek a ultravysokého tlaku při relativně nízkých teplotách a tlacích. Tato metoda umožňuje nízkoteplotní a nízkotlakou přípravu krychlovýchnitrid boru. Tato metoda je však zatím ve stádiu experimentálního výzkumu a jedná se o syntetickou metodu s velkým potenciálem aplikace.
Technologie vlastního šíření
Využitím vnější energie k vyvolání vysoce exotermických chemických reakcí systém podléhá lokalizovaným reakcím, které tvoří čelo chemické reakce (spalovací vlna). Chemická reakce rychle probíhá za podpory vlastního uvolňování tepla a spalovací vlna se šíří celým systémem. Ačkoli je tato metoda tradiční metodou anorganické syntézy, byla pro syntézu BN popsána pouze v posledních letech.
Technologie iontového naprašování
Pomocí technologie nanášení částicovým paprskem se získá směsný produkt kubického BN a hexagonálního BN. I když tento způsob obsahuje méně nečistot, je obtížné řídit morfologii produktu kvůli obtížnosti při řízení reakčních podmínek. Stále existuje velký potenciál pro rozvoj výzkumu této metody.
Technologie tepelné syntézy uhlíku
Tato metoda používá kyselinu boritou jako surovinu, uhlík jako redukční činidlo a plynný amoniak k nitridování BN na povrchu karbidu křemíku. Výsledný produkt má vysokou čistotu a velkou aplikační hodnotu pro přípravu kompozitních materiálů.
Metoda laserem indukované redukce
Použití laseru jako externího zdroje energie k vyvolání redoxních reakcí mezi reakčními prekurzory a spojení B a N k vytvoření BN, ale tato metoda také produkuje smíšenou fázi.
1. Separační prostředky pro tváření kovů a maziva pro tažení kovů.
2. Speciální elektrolytické a odporové materiály v podmínkách vysokých teplot.
3. Vysokoteplotní tuhá maziva, vytlačovací přísady proti opotřebení, přísady pro výrobu keramických kompozitních materiálů, žáruvzdorné materiály a antioxidační přísady, zejména pro aplikace, které odolávají korozi roztaveného kovu, přísady pro zlepšení teploty a izolační materiály odolné vysokým teplotám.
4. Tepelně utěsňující vysoušedla pro tranzistory a přísady do polymerů, jako jsou plastové pryskyřice.
5. Lisované do různých tvarů výrobků BN, které lze použít jako vysokoteplotní, vysokonapěťové, izolační a tepelné komponenty.
6. Tepelně stínící materiály v letectví.
7. Za účasti katalyzátoru jej lze vysokoteplotním a vysokotlakým zpracováním přeměnit na kubický BN, který je tvrdý jako diamant.
8. Konstrukční materiály atomových reaktorů.
9. Proudové trysky pro letecké a raketové motory.
10. Izolátory pro vysokonapěťové, vysokofrekvenční elektrické a plazmové oblouky.
11. Obalové materiály zabraňující neutronovému záření.
12. Supertvrdý materiál zpracovaný z BN, který lze použít k výrobě vysokorychlostních řezných nástrojů a vrtáků pro geologický průzkum a ropné vrty.
Nejen tradiční kybernetická a imigrační firma
13. Separační kroužky používané v metalurgii pro plynule litou ocel, průtokové štěrbiny pro amorfní železo a separační prostředky pro kontinuálně litý hliník (různé separátory pro optické sklo).
14. Vyrobte odpařovací čluny pro různé hliníkové pokovování kondenzátorových filmů, hliníkové pokovování katodových trubic, hliníkové pokovování displeje atd.
15. Různé hliníkové obalové sáčky pro udržování čerstvého stavu atd.
16. Různé laserové hliníkové pokovování proti padělání, ochranné materiály pro lisování za tepla, různé cigaretové štítky, pivní štítky, obalové krabice, hliníkové obalové krabice na cigarety a tak dále.
17. Kosmetika se používá jako výplň do rtěnky, která je netoxická, promašťuje a leskne.
Nitrid borubyl představen před více než 100 lety, přičemž jeho nejstarší aplikací byl šestihranný BN jako vysokoteplotní mazivo. Jeho struktura a vlastnosti jsou velmi podobné grafitu a je také čistě bílý, proto je běžně známý jako „bílý grafit“.
BN keramika byla objevena již v roce 1842. Od 2. světové války probíhal v zahraničí rozsáhlý výzkum BN materiálů a až v roce 1955 byla vyvinuta metoda BN lisování za tepla. Jako první do výroby vstoupily American Diamond Company a United Carbon Company, které do roku 1960 vyrobily přes 10 tun.
V roce 1957 RH Wentrof jako první úspěšně vyvinul CBN. V roce 1969 jej General Electric prodal jako Borazon a v roce 1973 Spojené státy oznámily výrobu řezných nástrojů CBN.
V roce 1975 Japonsko dovezlo technologii ze Spojených států a připravilo také řezné nástroje CBN.
V roce 1979 byla technologie pulzního plazmatu poprvé úspěšně použita k přípravě zhroucených tenkých vrstev c-BN při nízké teplotě a nízkém tlaku.
Koncem 90. let byli lidé schopni připravit tenké filmy c-BN pomocí různých metod fyzikálního nanášení z plynné fáze (PVD) a chemické depozice z plynné fáze (CVD).
Z domácího pohledu v Číně vývoj rychle pokročil. Výzkum BN prášku začal v roce 1963, byl úspěšně vyvinut v roce 1966 a v roce 1967 byl uveden do výroby a aplikován v čínském průmyslu a nejmodernější technologii.
Populární Tagy: práškový nitrid boritý 10043-11-5, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej