Što je kubni bor nitrid?

Kubični borov nitrid (CBN) je sintetski kemijski spoj sastavljen od atoma bora i dušika u omjeru jedan prema jedan. Za razliku od drugih vrsta borovog nitrida, on postoji kao kubična kristalna rešetka, s atomima raspoređenim u simetričnoj strukturi u obliku kocke poput kristalne strukture dijamanta. Svojstva njegovog materijala uključuju ekstremnu tvrdoću, stabilnost pod toplinom i vrhunsku kemijsku otpornost. Kubični bor nitrid je drugi najtvrđi poznati materijal nakon dijamanta, što ga čini korisnim u širokom rasponu industrijskih primjena, gdje se često koristi kao abraziv ili alat za rezanje.

Svi spojevi borovog nitrida proizvode se sintetički, budući da se ne nalaze u prirodi. Proces počinje s bornom kiselinom, spojem bora, kisika i vodika, ili s borovim trioksidom koji se sastoji od bora i kisika. Bilo koji od ovih spojeva može reagirati s ureom ili amonijakom, koji sadrže dušik, kako bi se dobio prah borovog nitrida. Prašak se kristalizira intenzivnom toplinom da nastane heksagonalni bor nitrid, koji ima heksagonalnu kristalnu strukturu analognu onoj grafita, prekursora sintetskog dijamanta. Heksagonalni bor nitrid se zatim toplinski obrađuje pod visokim tlakom kako bi se dobio kubični bor nitrid.

CBN ima nekoliko prednosti kao industrijski materijal. Tvrd je gotovo kao dijamant, što ga čini korisnim za rezanje i abraziju metala i drugih tvari. Otpornost CBN-a na toplinu također je prilično visoka. Dijamant se počinje razlagati na ugljični dioksid u zraku na oko 1,472°F (oko 800°C), dok je kubični borov nitrid stabilan u zraku do oko 2,552°F (oko 1,400°C). U industrijskim aplikacijama za mljevenje i drugim procesima gdje se stvara intenzivna toplina, CBN je poželjniji od dijamanta.

Još jedna prednost CBN-a kao alternative dijamantu je njegova kemijska stabilnost u prisutnosti nikla, željeza i srodnih tvari. Dijamant je topiv u tim metalima, što znači da s njima kemijski reagira i otapa se. To ga čini beskorisnim kao alat za rezanje željeza ili čelika. CBN, s druge strane, ne reagira i stoga se može koristiti za rezanje ovih materijala.

Raznolikost CBN-a koji se koristi u industrijskim reznim alatima poznata je kao polikristalni kubični borov nitrid (PCBN). PCBN se proizvodi sinteriranjem kubičnih čestica bor nitrida s keramikom. Prilikom sinteriranja, bor nitrid se stavlja u peć pod visokom toplinom i pritiskom koji ga veže s keramikom, stapajući se u iznimno tvrdu tvar koja se koristi za mljevenje i rezanje.