Exploration des mystères du nitrure de bore – Le « magicien » des matériaux à haute température

Le nitrure de bore hexagonal est un cristal composé d'atomes d'azote et de bore, de formule moléculaire BN et de masse moléculaire 24,81. Sa composition chimique est de 43,6 % de bore et 56,4 % d'azote, et sa densité théorique est de 2,27 g/cm³. Le nitrure de bore (BN) comprend cinq isomères : le nitrure de bore hexagonal (h-BN), le nitrure de bore wurtzite (w-BN), le nitrure de bore rhomboédrique (r-BN), le nitrure de bore cubique (c-BN) et le nitrure de bore orthorhombique (o-BN). Matériau céramique novateur aux excellentes propriétés et au fort potentiel de croissance, il est largement utilisé dans les secteurs de la mécanique, de la métallurgie, du génie chimique, de l'électronique, du nucléaire et de l'aérospatiale. La poudre de BN présente des propriétés telles que la maniabilité et la lubrification. Légeret leur facilité d'absorption d'humidité. Les formes les plus courantes sont le nitrure de bore hexagonal (h-BN) et le nitrure de bore cubique (c-BN).

Nitrure de bore cubique : la star brillante des matériaux superdurs

Le nitrure de bore cubique (c-BN) a été synthétisé artificiellement pour la première fois dans les années 1950 par General Electric (GE) aux États-Unis, dans des conditions de température et de pression élevées. Sa dureté n'est surpassée que par celle du diamant et surpasse largement celle des autres matériaux. La principale valeur du c-BN réside dans son inertie chimique vis-à-vis des métaux du groupe du fer. À une température élevée de 1 300 °C, le c-BN conserve sa stabilité.

De plus, le c-BN possède également plusieurs excellentes propriétés :

conductivité thermique élevée:lequel est bénéfique pour la dissipation de la chaleur pendant le processus de découpe.

Résistivité élevée: ce qui permet de l'utiliser comme matériau isolant et dissipateur de chaleur.

Propriétés du nitrure de bore cubique :Sa structure est stable, elle possède un fort pouvoir antioxydant et présente une bonne stabilité chimique, ce qui la rend particulièrement adaptée au traitement des métaux noirs. Sa conductivité thermique est inférieure à celle du diamant mais supérieure à celle des alliages durs, ce qui témoigne d'une bonne conductivité thermique. Elle possède une résistance à la flexion élevée. En tant que matériau de meulage, elle offre une longue durée de vie et d'excellentes propriétés. Résistance à l'usure.

Nitrure de bore hexagonal : les secrets structuraux du graphène blanc

Le nitrure de bore hexagonal (h-BN), de par ses caractéristiques structurales similaires à celles du graphite, est connu sous le nom de « graphène blanc ». Dans sa structure cristalline, les atomes de bore (B) et d'azote (N) forment un réseau plan hexagonal en nid d'abeille grâce à de fortes liaisons covalentes, tandis que les couches sont maintenues ensemble par de faibles forces de van der Waals. Ce matériau est largement utilisé dans des domaines tels que les lubrifiants haute température et Composite céramiques.

Les caractéristiques du nitrure de bore hexagonal (h-BN) sont les suivantes :

Inertie chimique :

Le nitrure de bore hexagonal (h-BN) est inerte vis-à-vis des métaux courants, des métaux rares, des métaux précieux, des matériaux semi-conducteurs, du verre, des sels fondus, des acides et bases inorganiques. Il ne mouille pas la plupart des alliages fondus, tels que l'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium, le fer, le germanium, le cuivre, le nickel et le zinc, et ne réagit pas avec eux. De ce fait, le h-BN peut être utilisé comme creuset pour la fusion des métaux, comme conteneur, comme tuyau pour le transport des métaux en fusion, comme composant de pompe, comme moule pour la coulée de l'acier et comme matériau d'isolation électrique haute température.

Stabilité à haute température :

Le h-BN peut résister à des températures élevées de 900 °C à l'air libre et reste stable jusqu'à 2000 °C dans un environnement inerte, ce qui le rend adapté aux procédés de formage à haute température tels que la fonderie de métaux et le frittage de céramique, sans se décomposer ni se rompre en raison des hautes températures.

Excellentes propriétés lubrifiantes :

La structure lamellaire du nitrure de bore hexagonal lui confère d'excellentes propriétés lubrifiantes et antiadhésives, le rendant idéal comme agent de démoulage pour la fonderie de pièces de précision et de métaux non ferreux, ainsi que pour le formage thermique de la tôle. Il permet de réduire le frottement entre le matériau et le moule, de protéger la surface de ce dernier, d'en prolonger la durée de vie et d'améliorer significativement la qualité de surface des produits.

Domaines d'application du nitrure de bore hexagonal

Le nitrure de bore hexagonal (h-BN) offre d'excellentes propriétés lubrifiantes à haute température et peut être utilisé comme lubrifiant pour les pièces coulissantes dans les fours à haute température, les revêtements anti-usure et les matériaux de contact. Il est notamment utilisé pour les revêtements de séparation, les dispositifs de lavage, les poches de coulée, les moules de coulée automatique, divers types de rigoles et de tuyaux, les entonnoirs, les goulottes et les buses, les bols de filtration, les boîtes de filtration, les lames de machines de coulée, les têtes de pressage de scories, les éléments chauffants électriques, ainsi que pour le démoulage et la réduction des projections lors du soudage/brasage et la suppression des agents de brasage/anti-soudure. De plus, il constitue une solution idéale pour le démoulage à haute température et la lubrification lors de la fabrication d'extrusions d'aluminium.