Nitreto de Boro (BN) – Propriedades e Informações sobre Nitreto de Boro

Nitreto de Boro (BN é um material sintético, que embora descoberto no início do século XIX não foi desenvolvido como material comercial até a segunda metade do século XX. Boro e nitrogênio são vizinhos do carbono na tabela periódica – em combinação boro e nitrogênio têm o mesmo número de elétrons externos da casca – os raios atômicos de boro e nitrogênio são semelhantes aos do carbono. Não é surpreendente, portanto, que o nitreto de boro e o carbono apresentem similaridade na sua estrutura cristalina.

Da mesma forma que o carbono existe como grafite e diamante, o nitreto de boro pode ser sintetizado nas formas hexagonal e cúbica.

A síntese do pó de nitreto de boro hexagonal é obtida pela nitretação ou amoníase do óxido bórico a temperaturas elevadas. O nitreto de boro cúbico é formado por tratamento a alta pressão e alta temperatura do BN hexagonal.

O nitreto de boro hexagonal (h-BN) é o equivalente em estrutura de grafite (ver figura 1). Tal como a grafite, a sua placa como microestrutura e estrutura em camadas dá-lhe boas propriedades lubrificantes. h-BN é resistente à sinterização e é geralmente formado por prensagem a quente.

h-BN pó

p>p>Figure 1. h-BN pó (foto cortesia de Ceram Research Ltd)

Nitreto de boro cúbico (C-BN) tem a mesma estrutura que o diamante e as suas propriedades espelham as do diamante. De facto, o C-BN é o segundo material mais duro ao lado do diamante. O C-BN foi sintetizado pela primeira vez em 1957, mas é somente nos últimos 15 anos que a produção comercial de C-BN se desenvolveu.

Nitreto de Boro Sextavado (h-BN)

h-BN tem excelentes propriedades lubrificantes

No estado prensado a quente, o h-BN é facilmente usinável usando técnicas convencionais de corte de metal, portanto componentes de forma complexa podem ser moldados a partir de tarugos prensados a quente.

P>P>Possibilitando a oxidação da superfície, o h-BN não é molhado pela maioria dos metais fundidos, vidros e sais e, portanto, tem uma alta resistência ao ataque químico.

Alta resistência à ruptura dieléctrica

Alta resistividade de volume

Bom inércia química

Nitreto de Boro Cúbico (C-BN)

C-BN é o segundo material mais duro conhecido, inferior apenas ao diamante

Alta condutividade térmica

Resistência ao desgaste excelente

Bom inércia química

Tabela 1. Propriedades típicas do nitreto de boro hexagonal e cúbico.

Electrical insulators

The combination of high dielectric breakdown strength and volume resistivity lead to h-BN being used as an electrical insulator however its’ tendency to oxidise at high temperatures often restrict its use to vacuum and inert atmosphere operation.

Crucibles and reaction vessles

Its chemical inertness leads to application as thermocouple protection sheaths, crucibles and linings for react vessels though as above oxidation must be avoided.

Moldes e barcos evaporadores

h-BN is used in bulk form or as a coating for refractory moulds used in glass forming and in superplastic forming of titanium (see figure 2). Também é utilizado como constituinte em materiais compostos, por exemplo, compostos TiB2/BN para barcos de evaporação de metal, e Si3N4/BN para anéis de ruptura em fundição contínua de aço (ver figura 3).

Figure 2. Cadinho e barco para aço fundido (foto cortesia da Ceram Research Ltd)

Figure 3. Quebra-anéis para lingotamento contínuo horizontal de aço (foto cortesia Ceram Research Ltd)

Prensagem isostática a quente

Refracção de peças, combinada com o facto de não ser molhada por vidro fundido, levando a que o h-BN seja utilizado na produção de material prensado isostáticamente a quente (HIP’ed), a maioria das cerâmicas notáveis. Nesta aplicação, as peças pré-formadas são revestidas em h-BN antes do encapsulamento do vidro e HIP’ing. Isto protege a peça sendo HIP’ed de entrar realmente em contato com o vidro, o que por sua vez facilita a remoção após HIP’ing.

Ferramentas de corte e abrasivos

Ferramentas de corte e componentes abrasivos particularmente para uso com metais ferrosos de baixo carbono foram desenvolvidos usando C-BN. Nesta aplicação as ferramentas comportam-se de forma semelhante às ferramentas diamantadas policristalinas mas podem ser usadas em ferro e ligas de baixo carbono sem risco de reação.

Substratos para dispositivos eletrônicos

C-BN é usado para substratos para montagem de componentes eletrônicos de alta densidade e alta potência onde a alta condutividade térmica alcançada permite uma eficiente dissipação de calor.

Revestimentos resistentes ao desgaste

Devido à sua elevada dureza e excelentes propriedades resistentes ao desgaste, foram desenvolvidos revestimentos de C-BN.

Citações