Нитрид бора гексагональный: модификации, применение и преимущества


Нитрид бора гексагональный: модификации, применение и преимущества

В настоящее время во многих сферах промышленности активно применяется бинарное соединение химических элементов бора и азота – нитрид бора (выражается с помощью химической формулы BN). Чтобы получить данное вещество, проводится реакция с применением оксида бора B2O3 и аммиака NH3. Смесь прогревается до температуры свыше 2000 градусов по Цельсию. При этом протекает плазмохимическая реакция, ведь в поток плазмы азота при температуре от 5000 до 6000 К вливается аморфный бор. Иногда проводится реакция пиролиза при температуре 2000 К, с добавлением борных и азотных соединений.

BN – это инертное вещество, которое не вступает в реакции с известными реагентами, а еще большим количеством металлов даже в расплавленном виде (алюминий, золото, титан, медь, олово и прочие). Не реагирует с нитридом бора расплавленное стекло. Кроме всего прочего, рассматриваемое соединение не поддается окислению кислородом при температуре в 700 градусов Цельсия, не распадается под действием щелочей и сильных кислот. Кристаллическая решетка характеризуется параметром «С» в рамках 0,666-0,669.

Модификации BN

На сегодняшний день существует несколько аллотропных модификаций химического соединения:

• гексагональная, полная модификация типа вюрцита, аналогично лонсдейлита (w);

• гексагональная модификация h-BN – представляет собой графит белого цвета, напоминающий тальк; структура – кристаллическая, графитоподобная, гексагональная;

• кубическая модификация похожая на сфалерит – напоминает модификацию алмаза (кубонит, боразон, его плотность составляет 3,51 г на кубический сантиметр).

Особого внимания заслуживает белая модификация BN (сегодня к ней приняты новые ТУ У 26.8-00222226-07-2033 вместо ранее действующей ТУ 2-036-707-77). Итак, белая модификация нитрида бора служит качественным абразивным материалом высокой устойчивости к химическим деструкциям. Это белый, высокодисперсный порошок, внешне напоминающий тальк. Часто данную модификацию вещества именуют белым графитом.

Тугоплавкость белой модификации позволяет выдерживать температуру до 3000 градусов Цельсия, все за счет такого свойства, как легкое скольжение. А еще BN используется в механизмах, в которых к смазкам предъявляются повышенные требования по выдерживанию высокой температуры.

Кроме прочего, анализируемое вещество имеет высокие изоляционные свойства, за счет чего оно применяется в роли разделяющей среды в различных процессах. Что может потребоваться при работе со стеклом, металлическими сплавами и керамикой. BN выступает в роли тепловой защиты, не проводит электричество, характеризуется безупречной огнеупорностью, химической инертностью. Его часто применяют в вакуумном приборостроении, в полупроводниках.

Сферы применения BN

Нитрид бора используется в различных сферах не только в чистом виде, но и в модификациях:

• производство полупроводников (благодаря диэлектрическим качествам);

• производство огнеупорных конструкций, которые в качестве дополнения имеют диэлектрические или полупроводниковые свойства;

• используется в качестве напыления на детали изготовленные из метала;

• производство абразивных материалов, которые характеризуются высокой плотностью;

• цветная металлургия: используется для покрытий, которые не должны пригорать, иметь высокие антикоррозионные показатели;

• ядерная энергетика: BN поглощает в реакторах нейтроны;

• алюминиевая промышленность: при прессовки металла;

• органическая химия: нитрид бора обеспечивает плавное протекание многих реакций органического синтеза (например, при переработке нефти);

• производство высокопрочной керамики.

Основные параметры качества BN

Перечислим некоторые показатели качества, которыми характеризуется нитрид бора:

• насыпная плотность вещества – 0,33-0,36 г/см3;

• массовая доля BN в процентном содержании – 97,4-97,7;

• массовая доля В2О3 в процентах – 0,2;

• фракционный состав (-100 мкм), в % – 95.

Это прекрасный абразивный материал, он крепче алмаза. Поэтому в машиностроении он требуется для обработки деталей. Добывающая промышленность и строительная сфера тоже часто его используют.