Kubisches Bornitrid: Ein umfassender Leitfaden

Bornitrid ist eine fortschrittliche Keramik, die für ihre hervorragenden Eigenschaften bekannt ist und sowohl in Pulver- als auch in fester Form erhältlich ist. Sie besteht aus Bor-Stickstoff Bindungen mit unterschiedlichen Strukturformen, von denen eine Kubisches Bornitrid. Wir werden dieses Metall im folgenden Absatz im Detail untersuchen.

Bornitrid: Ein Überblick

Der andere Name von Bornitrid ist weißes Graphen, wenn es in fester Form vorliegt. Bornitrid bietet eine gute Bearbeitbarkeit, hat eine höhere Wärmekapazität und ist ein guter elektrischer Isolator. Eine weitere Besonderheit von Bornitrid ist, dass nach der Bearbeitung kein Warmsintern oder keine Warmbehandlung mehr erforderlich ist. Bn-Chemie ist aufgrund des Vorhandenseins isoelektronischer Phänomene fast wie Kohlenstoff.

Bornitrid Die chemische Formel lautet „BN“. BN-Verbindung hat sowohl Bor- als auch Stickstoffatome. Die Position von Bor und Stickstoff im Gitter erzeugt unterschiedliche BN-StrukturenEs gibt verschiedene Formen von Bn wie a-BN, h-BN, c-BN und w-BN.

Hexagonales Bornitrid (h-BN)

Hexagonales Bornitrid ist Bestandteil vieler Industrieprodukte, unter anderem Kosmetika. In der Struktur von hexagonalem Bornitrid sind die Elemente Bor und Stickstoff durch starke kovalente Bindungen im Kristallgitter fixiert. Seine Struktur ähnelt der von Graphen.

Drei Stickstoffatome sind an Boratome gebunden in der HBN-StrukturDie Ähnlichkeit in der Wabenstruktur hexagonal HBN-Struktur ist der Grund für die Analogie zu Kohlenstoff. Die Schichten unterliegen den wandernden Waals-Kräften, und die plattenartige Geometrie macht sie ideal als Schmiermittel. Die Eigenschaften wie mechanische, chemische Festigkeit und elektrische Isolierung beruhen auf den planaren Dreiecksbindungen

Die anderen überlegenen Eigenschaften, die dem entsprechen HBN-Struktur sind seine Wärmeleitfähigkeit und sein niedriger Reibungskoeffizient. Hexagonales Bornitrid wird üblicherweise durch Boroxidnitrierung bei erhöhten Temperaturen hergestellt. H-BN ist unter normalen Bedingungen bei 1000 °C stabil, was die Stabilität von Vakuum oder Inertgas übersteigt. Da die Stabilität näher an Graphen liegt, Hexagonales Bornitrid wird oft als die fortschrittlichste technische Keramik gepriesen.

Anwendungen von hexagonalem Bornitrid

• Es wird in nanoelektronischen Geräten als Ersatz für Graphensubstrate verwendet.

• Hexagonales Bornitrid in seiner dünnen Form wird als korrosionsbeständige Beschichtung verwendet

• Es beschäftigt sich häufig mit der Herstellung von Sensormaterialien

• Aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante wird es beim Elektronentunneln verwendet.

Kubisches Bornitrid

Was ist c-BN?

c-BN ist ein Derivat von Hexagonales Bornitrid (h-BN) unter hoher Temperatur und hohem Druck geformt.

Die größte Spezialität von Kubisches Bornitrid ist, dass es den Platz des zweithärtesten Materials der Welt einnimmt. Die mechanische Festigkeit von Kubisches Bornitrid ist beliebt und steht dem Diamanten in nichts nach. Es ist eines der beliebtesten Polymorphe von Bor Nitrid.

Die Grundstruktur von c-Bn ist kristallin mit abwechselnd angeordneten Bor- und Stickstoffatomen. Bor-Stickstoffatome bilden dabei kovalente Bindungen, die die Hauptursache für die Härte und thermische Stabilität sind. Die Dichte beträgt etwa 3,5 g/cm³ und die Farbe ist hellgelb oder transparent.

Eigenschaften von kubischem Bornitrid  

C-BN ist auch ein hervorragender Halbleiter. Bei zunehmendem Druck während der Herstellung verändern sich die Bandlücken von C-BN oft stärker. Die Bandlücke trägt dazu bei, dass C-BN als elektrischer Isolator hervorragend funktioniert. Kubisches Bornitrid Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 1300 KW/Mk. Sie bleiben inert und besitzen eine niedrige Dielektrizitätskonstante.

Die Reaktivität von c-BN ist so hoch, dass sie selbst gegenüber Eisenwerkstoffen nicht reagieren. Der optische Bereich, der von kubisches Bornitrid variiert vom ultravioletten bis zum sichtbaren Spektrum. Die beiden heute auf dem Markt erhältlichen gängigen c-Bn-Typen sind dichtes kubisches Bornitrid und polykristallines kubisches Bornitrid. Kubisches Bornitrid Formel wird als c-BN angegeben.

Kubisches Bornitrid vs. Diamant

Was ist härter als ein Diamant?

Obwohl nicht härter als Diamant, kubisches Bornitrid hat im Vergleich zu Diamanten seinen besonderen Stellenwert. Härte von kubischem Bornitrid beträgt 4500 kg/mm², was durchaus mit Diamanten mit einer Härte von etwa 600 kg/mm² vergleichbar ist. Der Elastizitätsmodulwert und der Volumenmodulwert liegen ebenfalls in einem ähnlichen Bereich von 800 – 1000 und 370 – 450.

Darüber hinaus weist c-BN wie Diamant zwei unterschiedliche Basisatome auf. Die Ähnlichkeit von Diamant und c-BN wird im Allgemeinen auf ihre ähnliche Struktur zurückgeführt. c-BN und seine elektrischen Eigenschaften können jedoch mithilfe von p- und n-Typ-Verunreinigungen manipuliert werden. Dadurch unterscheidet es sich in seiner Funktionalität von Diamant.

Verwendung von kubischem Bornitrid

Kubisches Bornitrid weist sowohl Youngs als auch Bulk-Modul größere Borcarbid und Siliziumkarbid. Dieser Grund trägt stark zur Härte von kubisches Bornitrid. Die Härte macht sie geeignet als Schleifmittel und machen sie zu einem integralen Bestandteil von CBN-SchneidwerkzeugmaterialIm Allgemeinen wird dichtes c-Bn zum Schneiden und poröses c-Bn zum Schleifen verwendet.

C-BN wird aufgrund seiner inerten Natur vielseitig in Schneid- und Bearbeitungsanwendungen eingesetzt. Im Gegensatz zu Diamant reagiert es nicht mit Eisen. Herkömmliches C-BN muss für die Schneidanwendung bearbeitet werden. Dies geschieht üblicherweise während der Umwandlung von h-BN in c-BN beim Sintern.

Polykristallines c-BN mit Bindemittel findet oft Anwendung in stark abrasiven Umgebungen, Bild ist unten dargestellt. Neben Härte Kubisches Bornitrid Auch in elektrischen Anwendungen ist Bn hervorragend geeignet. Aufgrund seiner großen Bandlücke dient Bn als elektrischer Isolator. Es spielt auch eine entscheidende Rolle als Kühlkörper in Lasern, mikroelektronischen Geräten und LEDs.

Durch die Beschichtung von Aluminium und Metallen der Gruppe 8 wird die c-BN-Funktion als Halbleitersenke in der Elektronikindustrie genutzt. C-BN wird auch bei der Halbleitersynthese eingesetzt, um durch geeignete Dotierung p- und n-Typen zu erhalten. Übliche Dotierungsmaterialien sind Silizium oder Beryllium. Diese Halbleiter arbeiten bei hohen Temperaturen und werden in UV-Sensoren eingesetzt.

c-BN Schleifscheiben

Die Erfindung von c-BN Schleifscheiben Aufgrund der Effizienzsteigerung wurde eine Präzisionsfertigung erforderlich. Solche Räder fanden in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Maschinenbau, der Werkzeugproduktion und der Automobilindustrie Verwendung. c-BN Schleifscheiben bieten außerdem eine hohe Härte und eine gute Leistung im Vergleich zu SiC und Aluminiumoxid. Im Gegensatz zu Diamant gewährleisten sie die Integrität bei höheren Arbeitstemperaturen ohne Verschlechterung.

Die Räder von c-BN Sie halten hohen Temperaturen stand und bewältigen somit die während des Prozesses entstehende Wärmemenge. Sie bieten außerdem Kosteneinsparungen aufgrund ihrer höheren Verschleißfestigkeit, was wirtschaftlich vorteilhaft ist. Die Oberflächengüte ist bemerkenswert und der Werkstückabfall ist auch geringer, wenn es um c-BN Schleifscheiben. Es sorgt auch für eine kürzere Zykluszeit, da die Aufgaben werden schneller und präziser erledigt.

Super-Schleifscheiben – oder Diamant-CBN-Scheibe

Die Super-Schleifscheiben unterscheiden sich von herkömmlichen Scheiben aus SiC und Aluminiumoxid. Sie bestehen aus C-Bn und Diamant. Die Super-Schleifscheibe bietet eine bessere Wärmeleitfähigkeit und begrenzt so den Temperaturanstieg des Werkstücks. Die Diamant-C-Bn-Rad bieten außerdem hohe Genauigkeit und Präzisionsschnitte, die zu einer längeren Lebensdauer beitragen.

Abschluss

Kubisches Bornitrid ist in der modernen Wissenschaft und Materialherstellung gefragt. Sie sind im Vergleich zu Materialien wie Diamant konkurrenzfähig. Sie zeichnen sich durch Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und elektrische Isolierung aus. Die große Bandlücke, die inerte Natur, die niedrige Dielektrizitätskonstante und optische Besonderheiten sind weitere Vorteile.