Boron nitratlà một tinh thể bao gồm các nguyên tử nitơ và boron. Thành phần hóa học là 43,6% boron và 56,4% nitơ, với bốn biến thể khác nhau: HBN, RBN, CBN và WBN. CBN thường là tinh thể màu đen, nâu hoặc đỏ sẫm với cấu trúc sphalerit và tính dẫn nhiệt tốt. Độ cứng chỉ đứng sau kim cương và là vật liệu siêu cứng thường được sử dụng làm vật liệu dụng cụ và chất mài mòn. BN có khả năng chống lại sự tấn công hóa học và không bị ăn mòn bởi axit vô cơ và nước. Liên kết nitơ boron bị phá vỡ trong dung dịch kiềm đậm đặc nóng. Quá trình oxy hóa bắt đầu trong không khí ở 1200 độ. Sự phân hủy bắt đầu ở khoảng 2700 độ trong chân không. Ít tan trong axit cháy, không tan trong nước lạnh, tỷ trọng tương đối 2,29. Cường độ nén là 170Mpa. Nhiệt độ hoạt động tối đa là 900 độ trong môi trường oxy hóa và 2800 độ trong môi trường khử không hoạt động, nhưng hiệu suất bôi trơn kém ở nhiệt độ phòng. Hầu hết các tính chất của BN đều tốt hơn vật liệu cacbon. Đối với HBN: hệ số ma sát thấp, độ ổn định nhiệt độ{19}}cao tốt, khả năng chống sốc nhiệt tốt, độ bền cao, độ dẫn nhiệt cao, hệ số giãn nở thấp, điện trở suất cao, khả năng chống ăn mòn, truyền vi sóng hoặc hồng ngoại.
|
Công thức hóa học |
BN |
|
Khối lượng chính xác |
25 |
|
Trọng lượng phân tử |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Phân tích nguyên tố |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Đặc tính vật liệu
CBN thường là tinh thể màu đen, nâu hoặc đỏ sẫm với cấu trúc sphalerit và tính dẫn nhiệt tốt. Độ cứng chỉ đứng sau kim cương, nó là vật liệu siêu cứng thường được sử dụng làm vật liệu dụng cụ và mài mòn.
Boron nitratcó khả năng kháng hóa chất và không bị ăn mòn bởi axit vô cơ và nước. Liên kết nitơ boron bị phá vỡ trong dung dịch kiềm đậm đặc nóng. Quá trình oxy hóa bắt đầu trong không khí trên 1200 độ. Sự phân hủy bắt đầu ở khoảng 2700 độ trong chân không. Ít tan trong axit nóng, không tan trong nước lạnh, có mật độ tương đối 2,29. Khi đun sôi với nước, quá trình thủy phân diễn ra rất chậm, tạo ra một lượng nhỏ axit boric và amoniac. Nó không phản ứng với axit yếu và bazơ mạnh ở nhiệt độ phòng và ít tan trong axit nóng. Nó chỉ có thể phân hủy khi được xử lý bằng kali hydroxit nóng chảy và clo chỉ có thể phản ứng với nó trong điều kiện nóng đỏ.
Cường độ nén là 170MPa. Nhiệt độ hoạt động tối đa trong môi trường oxy hóa là 900 độ, trong khi nó có thể đạt tới 2800 độ trong môi trường khử không phản ứng, nhưng hiệu suất bôi trơn kém ở nhiệt độ phòng. Hầu hết các tính chất của BN đều vượt trội so với vật liệu cacbon. Đối với HBN: hệ số ma sát thấp, độ ổn định nhiệt độ-cao tốt, khả năng chống sốc nhiệt tốt, độ bền cao, độ dẫn nhiệt cao, hệ số giãn nở thấp, điện trở suất cao, khả năng chống ăn mòn, độ trong suốt của vi sóng hoặc hồng ngoại.
Cấu trúc vật liệu
Hệ tinh thể lục giác BN, phổ biến nhất là mạng than chì, cũng có các biến thể vô định hình. Ngoài dạng tinh thể lục giác, BN còn có các dạng tinh thể khác, bao gồm r-BN, c-BN và w-BN. Người ta thậm chí còn phát hiện ra các tinh thể BN hai{5}}chiều mỏng giống như than chì.
Được sản xuất phổ biếnboron nitritcó cấu trúc dạng than chì, thường được gọi là than chì trắng. Một loại khác là loại kim cương, tương tự như nguyên lý biến đổi than chì thành kim cương. Than chì loại BN có thể biến đổi thành loại kim cương BN ở nhiệt độ cao (1800 độ ) và áp suất cao (8000Mpa) [5-18GPa]. Nó là một loại vật liệu siêu cứng chịu nhiệt độ cao mới được sử dụng để chế tạo mũi khoan, dụng cụ mài và dụng cụ cắt.
Phương pháp chuẩn bị
Năm 1957, Wentorf lần đầu tiên tổng hợp được khối BN một cách nhân tạo. Khi nhiệt độ đạt tới hoặc vượt quá 1700 độ và áp suất tối thiểu là 11-12GPa, HBN nguyên chất sẽ chuyển trực tiếp thành CBN. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng việc sử dụng chất xúc tác có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ và áp suất chuyển tiếp. Các chất xúc tác thường được sử dụng bao gồm kim loại kiềm và kiềm thổ, nitrit kiềm và kiềm thổ, fluoronitrit kiềm thổ, muối amoni borat và florua vô cơ. Nhiệt độ và áp suất cần thiết để sử dụng amoni borat làm chất xúc tác là thấp nhất, áp suất 5GPa ở 1500 độ và khoảng nhiệt độ 600-700 độ ở 6GPa. Từ đó, có thể thấy rằng mặc dù việc bổ sung thêm chất xúc tác có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ và áp suất biến đổi nhưng nhiệt độ và áp suất cần thiết vẫn tương đối cao. Do đó, thiết bị chuẩn bị rất phức tạp, giá thành cao và ứng dụng công nghiệp còn hạn chế.
Năm 1979, Sokolowski đã chế tạo thành công màng CBN sử dụng công nghệ plasma xung ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp. Thiết bị được sử dụng rất đơn giản và quy trình dễ thực hiện, điều này đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng. Nhiều phương pháp lắng đọng hơi đã xuất hiện. Theo truyền thống, nó chủ yếu đề cập đến sự lắng đọng hơi nhiệt hóa học. Thiết lập thử nghiệm thường bao gồm các ống thạch anh-chịu nhiệt và các thiết bị gia nhiệt. Chất nền có thể được làm nóng bằng lò gia nhiệt (CVD tường nóng) hoặc gia nhiệt cảm ứng tần số cao-(CVD tường lạnh). Khí phản ứng phân hủy trên bề mặt của chất nền có nhiệt độ-cao và trải qua phản ứng hóa học để tạo thành màng. Khí phản ứng là hỗn hợp của BCl3 hoặc B2H6 và NH3.
Phương pháp này sử dụng nước làm môi trường phản ứng trong môi trường phản ứng-nhiệt độ và áp suất- cao bên trong nồi hấp, cho phép các chất thường không hòa tan hoặc khó hòa tan có thể hòa tan. Phản ứng cũng có thể trải qua quá trình kết tinh lại. Công nghệ thủy nhiệt có hai đặc điểm: thứ nhất, nó có nhiệt độ tương đối thấp và thứ hai, nó được thực hiện trong một thùng kín để tránh sự bay hơi của các thành phần. Là phương pháp tổng hợp-nhiệt độ thấp và áp suất{6}}thấp, nó được sử dụng để tổng hợp BN khối ở nhiệt độ thấp.
Là một phương pháp mới nổi gần đây để tổng hợp vật liệu nano ở nhiệt độ-thấp, quá trình tổng hợp nhiệt benzen đã nhận được sự chú ý rộng rãi. Do cấu trúc liên hợp ổn định của nó, benzen là dung môi tuyệt vời để tổng hợp dung môi nhiệt và gần đây đã được phát triển thành công thành kỹ thuật tổng hợp nhiệt benzen, như thể hiện trong phương trình phản ứng:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Hoặc BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Nhiệt độ phản ứng chỉ là 450 độ và công nghệ tổng hợp nhiệt benzen có thể tạo ra một pha siêu bền chỉ có thể tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt và áp suất cực cao ở nhiệt độ và áp suất tương đối thấp. Phương pháp này cho phép chuẩn bị-nhiệt độ thấp và áp suất-thấp của khốiboron nitrit. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu thực nghiệm và là phương pháp tổng hợp có tiềm năng ứng dụng rất lớn.
Công nghệ tự lan truyền
Bằng cách sử dụng năng lượng bên ngoài để tạo ra các phản ứng hóa học tỏa nhiệt cao, hệ thống trải qua các phản ứng cục bộ để hình thành mặt trận phản ứng hóa học (sóng đốt). Phản ứng hóa học diễn ra nhanh chóng với sự hỗ trợ của sự giải phóng nhiệt của chính nó và sóng đốt cháy lan rộng khắp toàn bộ hệ thống. Mặc dù phương pháp này là phương pháp tổng hợp vô cơ truyền thống nhưng nó mới chỉ được báo cáo trong những năm gần đây về tổng hợp BN.
Công nghệ phún xạ chùm ion
Sử dụng công nghệ lắng đọng phún xạ chùm hạt, thu được sản phẩm hỗn hợp gồm BN khối và BN lục giác. Mặc dù phương pháp này có ít tạp chất hơn nhưng hình thái của sản phẩm khó kiểm soát do khó kiểm soát các điều kiện phản ứng. Vẫn còn tiềm năng lớn để phát triển nghiên cứu về phương pháp này.
Công nghệ tổng hợp nhiệt cacbon
Phương pháp này sử dụng axit boric làm nguyên liệu thô, carbon làm chất khử và khí amoniac để tạo ra nitrit BN trên bề mặt cacbua silic. Sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao và có giá trị ứng dụng lớn trong việc chế tạo vật liệu composite.
Phương pháp giảm thiểu-bằng laser
Sử dụng tia laser làm nguồn năng lượng bên ngoài để tạo ra phản ứng oxi hóa khử giữa các tiền chất phản ứng và kết hợp B và N để tạo ra BN, tuy nhiên phương pháp này cũng tạo ra pha hỗn hợp.
1. Chất tách khuôn để tạo hình kim loại và chất bôi trơn để kéo kim loại.
2. Vật liệu điện phân và điện trở đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao.
3. Chất bôi trơn rắn nhiệt độ cao, chất phụ gia chống mài mòn{1}}đùn, chất phụ gia để sản xuất vật liệu gốm composite, vật liệu chịu lửa và chất phụ gia chống oxy hóa, đặc biệt cho các ứng dụng chống ăn mòn kim loại nóng chảy, chất phụ gia tăng cường nhiệt và vật liệu cách nhiệt chịu nhiệt độ-cao.
4. Chất hút ẩm bịt kín nhiệt cho bóng bán dẫn và phụ gia cho các loại polyme như nhựa dẻo.
5. Được ép thành nhiều hình dạng khác nhau của sản phẩm BN, có thể được sử dụng làm các bộ phận-nhiệt độ cao, điện áp-cao, cách điện và tản nhiệt.
6. Vật liệu che chắn nhiệt trong ngành hàng không vũ trụ.
7. Với sự tham gia của chất xúc tác, nó có thể được chuyển đổi thành BN khối cứng như kim cương thông qua quá trình xử lý-nhiệt độ cao và áp suất{2}}cao.
8. Vật liệu kết cấu của lò phản ứng nguyên tử.
9. Vòi phun phản lực cho động cơ máy bay và tên lửa.
10. Chất cách điện cho hồ quang điện và plasma-điện áp cao, tần số-cao.
11. Vật liệu đóng gói ngăn chặn bức xạ neutron.
12. Một vật liệu siêu cứng được xử lý từ BN, có thể được sử dụng để chế tạo-các công cụ cắt và mũi khoan tốc độ cao để thăm dò địa chất và khoan dầu.
Không chỉ là công ty nhập cư và mạng truyền thống
13. Vòng tách dùng trong luyện kim cho thép đúc liên tục, khe chảy cho sắt vô định hình và chất giải phóng cho nhôm đúc liên tục (các chất giải phóng thủy tinh quang học khác nhau).
14. Làm thuyền bay hơi để mạ nhôm màng tụ điện khác nhau, mạ nhôm ống tia âm cực, mạ nhôm trưng bày, v.v.
15. Các loại túi đóng gói mạ nhôm-bảo quản tươi khác nhau, v.v.
16. Nhiều loại mạ nhôm chống giả bằng laser, vật liệu dập nóng nhãn hiệu, nhãn thuốc lá khác nhau, nhãn bia, hộp bao bì, hộp bao bì thuốc lá mạ nhôm, v.v.
17. Mỹ phẩm được dùng làm chất độn cho son môi, không-độc hại, bôi trơn và bóng.
Boron nitratđã được giới thiệu cách đây hơn 100 năm, với ứng dụng sớm nhất là BN lục giác làm chất bôi trơn ở nhiệt độ-cao. Cấu trúc và tính chất của nó rất giống với than chì, đồng thời nó cũng có màu trắng tinh khiết nên thường được gọi là "than chì trắng".
Gốm BN được phát hiện sớm nhất là vào năm 1842. Nghiên cứu sâu rộng về vật liệu BN đã được tiến hành ở nước ngoài kể từ Thế chiến thứ hai, và phải đến năm 1955, phương pháp ép nóng BN mới được phát triển. Công ty American Diamond và United Carbon Company là những công ty đầu tiên đi vào sản xuất, sản xuất hơn 10 tấn vào năm 1960.
Năm 1957, RH Wentrof là người đầu tiên phát triển thành công CBN. Năm 1969, General Electric bán nó với tên Borazon, và năm 1973, Hoa Kỳ công bố sản xuất dụng cụ cắt CBN.
Năm 1975, Nhật Bản nhập công nghệ từ Mỹ và cũng chuẩn bị sẵn dụng cụ cắt CBN.
Năm 1979, công nghệ plasma xung lần đầu tiên được sử dụng thành công để chuẩn bị màng mỏng c-BN sụp đổ ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp.
Vào cuối những năm 1990, người ta đã có thể chế tạo màng mỏng c-BN bằng nhiều phương pháp lắng đọng hơi vật lý (PVD) và lắng đọng hơi hóa học (CVD).
Từ góc độ trong nước ở Trung Quốc, sự phát triển đã đạt được tiến bộ nhanh chóng. Nghiên cứu về bột BN bắt đầu vào năm 1963, được phát triển thành công vào năm 1966 và được đưa vào sản xuất, ứng dụng trong ngành công nghiệp-công nghệ tiên tiến của Trung Quốc vào năm 1967.
Mọi điều bạn cần biết
Boron nitrit dùng để làm gì?
Sản phẩm Boron Nitride được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: Sản xuất thép và đúc. Sản xuất lò nung nhiệt độ cao-. Công nghiệp vi điện tử và bán dẫn.
Boron nitride có tốt cho da không?
Là sản phẩm tổng hợp,Nó ổn định về mặt hóa học và được biết đến là an toàn và nhẹ nhàng cho da. Nhờ quy trình sản xuất được kiểm soát chặt chẽ, Tokuyama h{1}}BN cực kỳ tinh khiết với rất ít boron hòa tan. Tuân thủ Tiêu chuẩn Nhật Bản năm 2021 về Thành phần thuốc gần như{4}}.
Thực phẩm boron nitride có an toàn không?
Boron Nitride là một chất thay thế thực sự và lành mạnh (được chứng nhận an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm NSF) cho PTFE hoặc Teflon, cũng có thể được sử dụng làm chất độn trong polyme do đặc tính bôi trơn tuyệt vời của nó.
Boron nitride có mạnh hơn kim cương không?
Nó đã được báo cáo là18%mạnh hơn kim cương. Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu ở trạng thái tiêu chuẩn (ở 25 độ [77 độ F], 100 kPa). Do có độ ổn định nhiệt và hóa học tuyệt vời, gốm boron nitrit được sử dụng trong-thiết bị nhiệt độ cao và đúc kim loại.
Chú phổ biến: bột boron nitride cas 10043-11-5, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, bán buôn, mua, giá, số lượng lớn, để bán