Kas yra kubinis boro nitridas?

Kubinis boro nitridas (CBN) yra sintetinis cheminis junginys, sudarytas iš boro ir azoto atomų santykiu vienas su vienu. Skirtingai nuo kitų rūšių boro nitrido, jis egzistuoja kaip kubinė kristalinė gardelė, kurios atomai išsidėstę simetriška kubo formos struktūra, panašiai kaip kristalinė deimanto struktūra. Jo medžiagos savybės yra ypatingas kietumas, stabilumas esant karščiui ir puikus cheminis atsparumas. Kubinis boro nitridas yra antra pagal kietumą žinoma medžiaga po deimantų, todėl ji yra naudinga įvairiose pramonės srityse, kur dažnai naudojamas kaip abrazyvinis arba pjovimo įrankis.

Visi boro nitrido junginiai yra gaminami sintetiniu būdu, nes gamtoje jų nėra. Procesas prasideda boro rūgštimi, boro, deguonies ir vandenilio junginiu, arba boro trioksidu, kurį sudaro boras ir deguonis. Bet kuris iš šių junginių gali būti reaguotas su karbamidu arba amoniaku, kuriame yra azoto, kad susidarytų boro nitrido milteliai. Milteliai kristalizuojasi veikiant stipriai šilumai, kad susidarytų šešiakampis boro nitridas, kurio šešiakampė kristalų struktūra yra analogiška grafito, sintetinio deimanto pirmtako, struktūrai. Tada šešiakampis boro nitridas termiškai apdorojamas aukštu slėgiu, kad susidarytų kubinis boro nitridas.

CBN kaip pramoninė medžiaga turi keletą privalumų. Jis beveik toks pat kietas kaip deimantas, todėl naudingas metalų ir kitų medžiagų pjovimui ir trynimui. CBN atsparumas karščiui taip pat yra gana didelis. Deimantas pradeda irti iki anglies dioksido ore esant maždaug 1,472 °F (apie 800 °C), o kubinis boro nitridas yra stabilus ore iki maždaug 2,552 °F (apie 1,400 °C). Pramoniniuose šlifavimo įrenginiuose ir kituose procesuose, kuriuose susidaro intensyvi šiluma, pirmenybė teikiama CBN, o ne deimantui.

Kitas CBN, kaip deimantų alternatyvos, pranašumas yra jo cheminis stabilumas, kai yra nikelio, geležies ir susijusių medžiagų. Deimantas yra tirpus šiuose metaluose, tai reiškia, kad jis chemiškai reaguoja su jais ir ištirpsta. Dėl to jis nenaudingas kaip geležies ar plieno pjovimo įrankis. Kita vertus, CBN nereaguoja, todėl gali būti naudojamas šioms medžiagoms pjaustyti.

Pramoniniuose pjovimo įrankiuose naudojama CBN įvairovė žinoma kaip polikristalinis kubinis boro nitridas (PCBN). PCBN gaminamas sukepinant kubines boro nitrido daleles su keramika. Sukepinimo metu boro nitridas dedamas į krosnį, veikiant aukštai temperatūrai ir slėgiui, kuris sujungia jį su keramika, susiliedamas į itin kietą medžiagą, naudojamą šlifavimui ir pjaustymui.