Bor nitridiazot va bor atomlaridan tashkil topgan kristalldir. Kimyoviy tarkibi 43,6% bor va 56,4% azotdan iborat bo'lib, to'rt xil variant mavjud: HBN, RBN, CBN va WBN. CBN odatda qora, jigarrang yoki to'q qizil kristall bo'lib, sfalerit tuzilishi va yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Qattiqlik olmosdan keyin ikkinchi o'rinda turadi va asbob materiallari va abraziv moddalar sifatida keng qo'llaniladigan o'ta qattiq materialdir. BN kimyoviy hujumga chidamli va noorganik kislotalar va suv bilan eroziyalanmaydi. Bor azotli aloqasi issiq konsentrlangan ishqorda buziladi. Oksidlanish havoda 1200 darajadan boshlanadi. Vakuumda parchalanish taxminan 2700 darajadan boshlanadi. Yonayotgan kislotada ozgina eriydi, sovuq suvda erimaydi, nisbiy zichligi 2,29. Siqilish kuchi 170Mpa. Maksimal ish harorati oksidlovchi atmosferada 900 daraja va faol bo'lmagan qaytaruvchi atmosferada 2800 daraja, lekin xona haroratida moylash ko'rsatkichi yomon. BN ning ko'pgina xususiyatlari uglerod materiallaridan yaxshiroqdir. HBN uchun: past ishqalanish koeffitsienti, yaxshi yuqori harorat barqarorligi, yaxshi issiqlik zarbasiga qarshilik, yuqori quvvat, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, past kengayish koeffitsienti, yuqori qarshilik, korroziyaga chidamlilik, mikroto'lqinli yoki infraqizil uzatish.
|
Kimyoviy formula |
BN |
|
Aniq massa |
25 |
|
Molekulyar og'irlik |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Elementlarni tahlil qilish |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Materialning xususiyatlari
CBN odatda qora, jigarrang yoki to'q qizil kristall bo'lib, sfalerit tuzilishi va yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Qattiqlik faqat olmosdan keyin ikkinchi o'rinda turadi, bu juda qattiq materialdir, odatda asbob va abraziv material sifatida ishlatiladi.
Bor nitridikimyoviy qarshilikka ega va noorganik kislotalar va suv bilan korroziyaga uchramaydi. Bor azotli aloqasi issiq konsentrlangan ishqorda buziladi. Oksidlanish 1200 darajadan yuqori havoda boshlanadi. Vakuum ostida 2700 daraja atrofida parchalanish boshlanadi. Issiq kislotada ozgina eriydi, sovuq suvda erimaydi, nisbiy zichligi 2,29. Suv bilan qaynatilganda gidroliz juda sekin bo'lib, oz miqdorda borik kislotasi va ammiak hosil qiladi. Xona haroratida kuchsiz kislotalar va kuchli asoslar bilan reaksiyaga kirishmaydi va issiq kislotalarda ozgina eriydi. U faqat eritilgan kaliy gidroksid bilan ishlov berilganda parchalanishi mumkin va xlor faqat qizil issiq sharoitda u bilan reaksiyaga kirishishi mumkin.
Siqilish kuchi 170 MPa. Oksidlovchi atmosferada maksimal ish harorati 900 daraja, reaktiv bo'lmagan kamaytiruvchi atmosferada esa 2800 darajaga yetishi mumkin, ammo xona haroratida moylash ko'rsatkichi yomon. BN xususiyatlarining aksariyati uglerod materiallaridan ustundir. HBN uchun: past ishqalanish koeffitsienti, yaxshi yuqori harorat barqarorligi, yaxshi termal zarba qarshiligi, yuqori quvvat, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, past kengayish koeffitsienti, yuqori elektr qarshiligi, korroziyaga chidamlilik, mikroto'lqinli yoki infraqizil shaffoflik.
Materiallar tuzilishi
BN olti burchakli kristall sistemasi, ko'pincha grafit panjarasi ham amorf variantlarga ega. Olti burchakli kristall shaklidan tashqari, BN r-BN, c-BN va w-BN kabi boshqa kristall shakllariga ega. Odamlar hatto ingichka grafitga o'xshash ikki o'lchovli BN kristallarini ham topdilar.
Odatda ishlab chiqarilganbor nitridigrafit tipidagi tuzilishga ega, odatda oq grafit sifatida tanilgan. Yana bir tur olmos turi bo'lib, u grafitning olmosga aylanishi printsipiga o'xshaydi. Grafit turi BN yuqori haroratda (1800 daraja) va yuqori bosimda (8000Mpa) [5-18GPa] da olmos turi BN ga aylanishi mumkin. Bu burg'ulash uchlari, silliqlash asboblari va kesish asboblarini tayyorlash uchun ishlatiladigan yuqori haroratga chidamli o'ta qattiq materialning yangi turi.
Tayyorlash usuli
1957 yilda Ventorf birinchi marta kub BN ni sun'iy ravishda sintez qildi. Harorat 1700 darajaga yaqinlashganda yoki undan oshganda va minimal bosim 11-12GPa bo'lsa, sof HBN bevosita CBN ga aylanadi. Keyinchalik, katalizatorlardan foydalanish o'tish harorati va bosimini sezilarli darajada kamaytirishi mumkinligi aniqlandi. Keng tarqalgan ishlatiladigan katalizatorlarga gidroksidi va gidroksidi tuproqli metallar, gidroksidi va gidroksidi tuproq nitridlari, gidroksidi tuproq ftoronitridlari, ammoniy borat tuzlari va noorganik ftoridlar kiradi. Ammoniy boratni katalizator sifatida ishlatish uchun zarur bo'lgan harorat va bosim eng past bo'lib, bosim 1500 gradusda 5 GPa va 6 GPa da 600-700 daraja harorat oralig'ida. Bundan ko'rinib turibdiki, katalizatorlarni qo'shish transformatsiya harorati va bosimini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin bo'lsa-da, kerakli harorat va bosim hali ham nisbatan yuqori. Shuning uchun uni tayyorlash uchun uskunalar murakkab, narxi yuqori va sanoatda qo'llanilishi cheklangan.
1979 yilda Sokolovski past harorat va past bosimda impulsli plazma texnologiyasidan foydalangan holda CBN filmlarini muvaffaqiyatli tayyorladi. Amaldagi uskunalar oddiy va jarayonni amalga oshirish oson, bu esa tez rivojlanishga olib keldi. Bug 'cho'ktirishning ko'plab usullari paydo bo'ldi. An'anaga ko'ra, u asosan termokimyoviy bug 'cho'kishiga ishora qiladi. Tajriba qurilmasi odatda issiqlikka chidamli kvarts quvurlari va isitish moslamalaridan iborat. Substratni isitish pechkasi (issiq devor CVD) yoki yuqori chastotali indüksiyon isitish (sovuq devor CVD) bilan isitish mumkin. Reaksiya gazi yuqori haroratli substrat yuzasida parchalanadi va plyonkani yotqizish uchun kimyoviy reaksiyaga kirishadi. Reaksiya gazi BCl3 yoki B2H6 va NH3 aralashmasidir.
Bu usul suvdan avtoklav ichidagi yuqori haroratli va yuqori bosimli reaksiya muhitida reaksiya muhiti sifatida foydalanadi, bu odatda erimaydigan yoki qiyin eriydigan moddalarning erishiga imkon beradi. Reaktsiya qayta kristallanishga ham kirishi mumkin. Gidrotermal texnologiya ikkita xususiyatga ega: birinchidan, u nisbatan past haroratga ega, ikkinchidan, komponentlarning uchuvchanligini oldini olish uchun yopiq idishda amalga oshiriladi. Past haroratli va past bosimli sintez usuli sifatida u past haroratlarda kubik BN ni sintez qilish uchun ishlatiladi.
Past haroratli nanomateriallarni sintez qilishning yaqinda paydo bo'lgan usuli sifatida benzolning termal sintezi keng e'tiborga sazovor bo'ldi. Barqaror konjugatsiyalangan tuzilishi tufayli benzol solvotermik sintez uchun ajoyib hal qiluvchi hisoblanadi va yaqinda reaksiya tenglamasida ko'rsatilganidek, benzolni termal sintez qilish texnikasiga muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Yoki BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Reaktsiya harorati atigi 450 daraja va benzol termal sintez texnologiyasi faqat ekstremal sharoitlarda va nisbatan past harorat va bosimlarda juda yuqori bosim ostida mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan metastabil fazani tayyorlashi mumkin. Bu usul kubni past haroratda va past bosimda tayyorlash imkonini beradibor nitridi. Biroq, bu usul hali ham eksperimental tadqiqot bosqichida va qo'llash uchun katta imkoniyatlarga ega bo'lgan sintetik usuldir.
O'z-o'zini ko'paytirish texnologiyasi
Yuqori ekzotermik kimyoviy reaktsiyalarni qo'zg'atish uchun tashqi energiyadan foydalangan holda, tizim kimyoviy reaktsiya jabhasini (yonish to'lqini) hosil qilish uchun lokalizatsiya qilingan reaktsiyalardan o'tadi. Kimyoviy reaktsiya o'zining issiqlik chiqishi bilan tez davom etadi va yonish to'lqini butun tizim bo'ylab tarqaladi. Ushbu usul an'anaviy noorganik sintez usuli bo'lsa-da, u faqat so'nggi yillarda BN sintezi uchun xabar qilingan.
Ion nurlarini sochish texnologiyasi
Zarrachalar nurini sochuvchi cho'kma texnologiyasidan foydalanib, kubik BN va olti burchakli BN ning aralash mahsuloti olinadi. Ushbu usulda kamroq aralashmalar bo'lsa-da, reaktsiya sharoitlarini nazorat qilish qiyinligi sababli mahsulot morfologiyasini nazorat qilish qiyin. Ushbu usul bo'yicha tadqiqotlarni rivojlantirish uchun hali katta imkoniyatlar mavjud.
Uglerodning termal sintezi texnologiyasi
Bu usulda xom ashyo sifatida borik kislotasi, qaytaruvchi sifatida uglerod, kremniy karbid yuzasida ammiak gazidan BN nitridigacha foydalaniladi. Olingan mahsulot yuqori tozalikka ega va kompozit materiallarni tayyorlash uchun katta qo'llaniladigan qiymatga ega.
Lazer yordamida qisqartirish usuli
Reaksiya prekursorlari o'rtasida redoks reaktsiyalarini qo'zg'atish va BN hosil qilish uchun B va N ni birlashtirish uchun lazerni tashqi energiya manbai sifatida ishlatish, lekin bu usul ham aralash fazani ishlab chiqaradi.
1. Metallni shakllantirish uchun qolipni bo'shatish vositalari va metall chizish uchun moylash materiallari.
2. Yuqori harorat sharoitida maxsus elektrolitik va chidamli materiallar.
3. Yuqori haroratli qattiq moylash materiallari, ekstruziyaga qarshi aşınmaya qarshi qo'shimchalar, keramik kompozit materiallarni ishlab chiqarish uchun qo'shimchalar, o'tga chidamli materiallar va antioksidant qo'shimchalar, ayniqsa eritilgan metall korroziyaga, issiqlikni kuchaytiruvchi qo'shimchalarga va yuqori haroratga chidamli izolyatsiya materiallariga qarshilik ko'rsatadigan ilovalar uchun.
4. Transistorlar uchun issiqlik muhrlangan quritgichlar va plastmassa qatronlar kabi polimerlar uchun qo'shimchalar.
5. Yuqori haroratli, yuqori kuchlanishli, izolyatsiyalash va issiqlik tarqalish komponentlari sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan BN mahsulotlarining turli shakllariga presslangan.
6. Aerokosmikda issiqlikdan himoya qiluvchi materiallar.
7. Katalizator ishtirokida uni yuqori harorat va yuqori bosimli ishlov berish orqali olmos kabi qattiq kubik BN ga aylantirish mumkin.
8. Atom reaktorlarining konstruktiv materiallari.
9. Samolyot va raketa dvigatellari uchun reaktiv nozullar.
10. Yuqori kuchlanishli, yuqori chastotali elektr va plazma yoylari uchun izolyatorlar.
11. Neytron nurlanishini oldini oluvchi qadoqlash materiallari.
12. Geologik qidiruv va neft burg'ulash uchun yuqori tezlikda kesish asboblari va burg'ulash uchlarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan BN dan qayta ishlangan o'ta qattiq material.
Faqat an'anaviy kiber va immigratsiya firmasi emas
13. Metallurgiyada uzluksiz quyma po'lat uchun ishlatiladigan ajratuvchi halqalar, amorf temir uchun oqim tirqishlari va uzluksiz quyma alyuminiy uchun ajratuvchi moddalar (turli xil optik shisha ajratuvchi moddalar).
14. Har xil kondansatör plyonkali alyuminiy qoplama, katod nurli trubka alyuminiy qoplamasi, displey alyuminiy qoplamasi va boshqalar uchun bug'lanish qayiqlarini qiling.
15. Har xil yangi saqlanadigan alyuminiy qoplamali qadoqlash paketlari va boshqalar.
16. Har xil lazerli kontrafaktga qarshi alyuminiy qoplama, tovar belgisi issiq shtamplash materiallari, turli xil sigaret yorliqlari, pivo yorliqlari, qadoqlash qutilari, sigaret qadoqlash qutilari alyuminiy qoplamasi va boshqalar.
17. Kosmetika toksik bo'lmagan, moylash va porloq bo'lgan lab bo'yog'i uchun plomba sifatida ishlatiladi.
Bor nitridi100 yildan ko'proq vaqt oldin taqdim etilgan, uning eng birinchi qo'llanilishi yuqori haroratli moylash vositasi sifatida olti burchakli BN edi. Uning tuzilishi va xususiyatlari grafitga juda o'xshaydi va u ham sof oq rangga ega, shuning uchun u odatda "oq grafit" deb nomlanadi.
BN keramika 1842 yildayoq kashf etilgan. Ikkinchi jahon urushidan beri chet elda BN materiallari bo'yicha keng qamrovli tadqiqotlar olib borildi va faqat 1955 yilda BNni issiq presslash usuli ishlab chiqildi. American Diamond Company va United Carbon Company birinchi bo'lib 1960 yilga kelib 10 tonnadan ortiq ishlab chiqarishga kirishdi.
1957 yilda RH Wentrof birinchi bo'lib CBNni muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. 1969 yilda General Electric uni Borazon sifatida sotdi va 1973 yilda Qo'shma Shtatlar CBN kesish asboblarini ishlab chiqarishni e'lon qildi.
1975 yilda Yaponiya Qo'shma Shtatlardan texnologiyani import qildi va CBN kesish asboblarini tayyorladi.
1979 yilda impulsli plazma texnologiyasi birinchi marta past harorat va past bosimda yiqilgan c-BN yupqa plyonkalarni tayyorlash uchun muvaffaqiyatli qo'llanildi.
1990-yillarning oxirida odamlar turli xil jismoniy bug 'cho'ktirish (PVD) va kimyoviy bug'larni biriktirish (CVD) usullaridan foydalangan holda c-BN yupqa plyonkalarni tayyorlashga muvaffaq bo'lishdi.
Xitoyda ichki nuqtai nazardan rivojlanish tez sur'atlar bilan rivojlandi. BN kukuni bo'yicha tadqiqotlar 1963 yilda boshlangan, 1966 yilda muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan va ishlab chiqarishga kiritilgan va 1967 yilda Xitoy sanoati va ilg'or texnologiyalarida qo'llanilgan.
Issiq teglar: bor nitridi kukuni 10043-11-5, yetkazib beruvchilar, ishlab chiqaruvchilar, zavod, ulgurji, sotib olish, narx, ommaviy, sotuv