La gente llama al nitruro de boro hexagonal \u201cgrafito blanco\u201d, y ese apodo es a la vez \u00fatil y un poco peligroso. \u00datil, porque el cristal en capas realmente tiene el aspecto y el tacto del grafito. Peligroso, porque el grafito conduce la electricidad y puede contaminar una masa fundida. El nitruro de boro no hace ninguna de las dos cosas. He visto c\u00f3mo algunas plantas intentaban tratar ambos materiales como si fueran intercambiables y luego se pasaban una semana explicando la acumulaci\u00f3n de carbono, los calentadores en cortocircuito o un recubrimiento que se hab\u00eda desvanecido al contacto con el aire. Si trabajas con altas temperaturas, metal fundido o componentes electr\u00f3nicos que no pueden sufrir cortocircuitos, el BN es \u00fanico en su clase.<\/p>\n
La forma m\u00e1s importante en la industria es el nitruro de boro hexagonal, h-BN. Tambi\u00e9n existe el nitruro de boro c\u00fabico \u2014ese primo superduro que se utiliza en herramientas de corte\u2014, pero es un producto diferente con una funci\u00f3n distinta. Cuando en un plano aparece la indicaci\u00f3n \u201ccer\u00e1mica BN\u201d, casi siempre se refiere al material hexagonal: en polvo, como recubrimiento, en forma prensada en caliente o como pieza pirol\u00edtica.<\/p>\n
El h-BN es uno de los pocos materiales que conduce bien el calor y, al mismo tiempo, act\u00faa como aislante el\u00e9ctrico. Su resistividad volum\u00e9trica suele ser superior a 10\u00b9\u2074 ohmios-cm. Su constante diel\u00e9ctrica ronda el 4. Esa combinaci\u00f3n es la raz\u00f3n por la que se utiliza en disipadores de calor, aislantes de alta temperatura y como relleno de pol\u00edmeros para materiales de interfaz t\u00e9rmica. El grafito puede disipar el calor. El cobre puede disipar el calor. Ninguno de ellos mantendr\u00e1 aislado tu circuito.<\/p>\n
Adem\u00e1s, es un material que no se humedece con una amplia variedad de metales fundidos y escorias. El aluminio, el zinc, el cobre, muchos tipos de vidrio y gran parte de los semiconductores fundidos no se adhieren a \u00e9l. Si a esto le sumamos su inercia qu\u00edmica, obtenemos crisoles, anillos de ruptura, barreras laterales, boquillas y recubrimientos antiadherentes que se mantienen m\u00e1s limpios que el grafito o las cer\u00e1micas de \u00f3xido.<\/p>\n
Adem\u00e1s, hay una caracter\u00edstica de su uso en taller que la gente suele subestimar: la maquinabilidad. El BN prensado en caliente se puede tornear, fresar y taladrar con herramientas convencionales. Se puede cortar una plantilla prototipo en una tarde, en lugar de tener que esperar a que se realice un rectificado con diamante. La densidad es baja, normalmente entre 1,8 y 2,1 g\/cm\u00b3 para los grados prensados en caliente, por lo que las piezas son ligeras. La resistencia al choque t\u00e9rmico es excelente, ya que la estructura puede deslizarse ligeramente y la expansi\u00f3n es moderada en las direcciones \u00fatiles.<\/p>\n
La resistencia t\u00e9rmica depende de la atm\u00f3sfera. En aire, la oxidaci\u00f3n empieza a ser un factor importante a partir de unos 900-1000 \u00b0C. En nitr\u00f3geno, arg\u00f3n o al vac\u00edo, los grados sin aglutinante pueden alcanzar temperaturas mucho m\u00e1s elevadas \u2014superando con creces los 1800 \u00b0C en muchos trabajos de horno y fundici\u00f3n\u2014, y el BN pirol\u00edtico se utiliza habitualmente en trabajos exigentes al vac\u00edo.<\/p>\n
Aqu\u00ed es donde las fichas t\u00e9cnicas de las p\u00e1ginas web pueden causar problemas.<\/p>\n
El BN prensado en caliente es el material s\u00f3lido m\u00e1s habitual. El polvo se prensa a alta temperatura para formar lingotes, que posteriormente se mecanizan. Algunas calidades utilizan un aglutinante de \u00f3xido de boro o borato de calcio. Estas son m\u00e1s f\u00e1ciles de densificar y m\u00e1s econ\u00f3micas, pero la humedad y ciertas sustancias qu\u00edmicas atacan el aglutinante. Los grados sin aglutinante o unidos por difusi\u00f3n son m\u00e1s caros y se adaptan mejor a las fundiciones sensibles a la pureza. Las propiedades tambi\u00e9n son anisotr\u00f3picas: la conductividad t\u00e9rmica y la resistencia pueden variar en paralelo y en perpendicular a la direcci\u00f3n de prensado. Si no se tiene en cuenta la orientaci\u00f3n, una pieza \u201cbuena\u201d puede agrietarse o sobrecalentarse en el eje incorrecto.<\/p>\n
El BN pirol\u00edtico, o PBN, es algo totalmente distinto. Se obtiene mediante deposici\u00f3n qu\u00edmica en fase de vapor, no por prensado. Su pureza puede superar el 99,99%. Su densidad se aproxima a la te\u00f3rica. La desgasificaci\u00f3n es extremadamente baja. La conductividad t\u00e9rmica en el plano puede alcanzar los 150-220 W\/m\u00b7K, mientras que la conductividad a lo largo del espesor desciende a un par de vatios. Esa anisotrop\u00eda es una caracter\u00edstica muy apreciada en barcas, revestimientos y equipos de MBE. Sin embargo, no resulta adecuada si se necesita un bloque grueso, barato y f\u00e1cil de mecanizar. El PBN est\u00e1 destinado a trabajos de alta pureza, de paredes delgadas y en los que el vac\u00edo es un factor cr\u00edtico.<\/p>\n
Los polvos y los recubrimientos realizan gran parte del trabajo silencioso. Los recubrimientos de BN en matrices, moldes, canales de colada y accesorios de soldadura evitan que el metal se adhiera. En pl\u00e1sticos y almohadillas t\u00e9rmicas, el BN en forma de plaquetas aumenta la conductividad sin convertir el compuesto en un conductor. Existen grados compuestos \u2014BN con carburo de silicio u otras cer\u00e1micas\u2014 para aquellos casos en los que se necesita una mayor resistencia al desgaste de la que puede ofrecer el BN puro. Los materiales de tipo ZSBN son el ejemplo m\u00e1s habitual: siguen siendo lubricantes y \u00fatiles desde el punto de vista t\u00e9rmico, pero m\u00e1s resistentes en el contacto deslizante.<\/p>\n
El procesamiento de metales y vidrio es su \u00e1mbito de aplicaci\u00f3n m\u00e1s evidente. Los crisoles, las canaletas, las piezas de colada, la protecci\u00f3n de termopares y los recubrimientos antiadherentes se basan en su superficie no humectante. En los trabajos con semiconductores y al vac\u00edo se utilizan barquillas de PBN, soportes para calentadores y herrajes para c\u00e1maras, ya que la contaminaci\u00f3n por carbono es inaceptable y el aislamiento sigue siendo importante a altas temperaturas. A los fabricantes de hornos les gustan las plantillas, los fijadores y los aislantes de BN porque las piezas se mecanizan f\u00e1cilmente y resisten los ciclos t\u00e9rmicos. En el sector de la electr\u00f3nica se utiliza el BN como material de relleno cuando una carcasa o una almohadilla debe disipar calor y mantener sus propiedades diel\u00e9ctricas.<\/p>\n
He visto c\u00f3mo un simple cambio de recubrimiento ha dado mejores resultados que una mejora del material. Un troquel de grafito que se rayaba con cada golpe puede convertirse en una herramienta de producci\u00f3n con una capa de desmoldeo BN decente. Una pieza met\u00e1lica de sujeci\u00f3n que se soldaba al aluminio puede durar un turno en lugar de una hora. Eso no es teor\u00eda. Por eso los equipos de mantenimiento recuerdan este material.<\/p>\n
La cer\u00e1mica de nitruro de boro no es una cer\u00e1mica resistente al desgaste en el sentido de la al\u00famina o el carburo de silicio. Es relativamente blanda. Si la aplicaci\u00f3n implica abrasi\u00f3n con lodos o contacto deslizante duro, utiliza un compuesto u opta por otro material. Los grados con aglutinante pueden hidratarse. Si dejas una pieza aglomerada con B\u2082O\u2083 en un almac\u00e9n h\u00famedo, puede que se desintegre o pierda resistencia. La oxidaci\u00f3n por contacto con el aire es real; no especifiques BN para exposiciones prolongadas a llama abierta solo porque un dato de atm\u00f3sfera inerte pareciera impresionante. Y no trates el PBN como si fuera material prensado en caliente. Pagar\u00e1s de m\u00e1s y, aun as\u00ed, no obtendr\u00e1s la forma que deseabas.<\/p>\n
El otro error es utilizar cer\u00e1mica de BN solo porque alguien dijo \u201ccer\u00e1mica de alta temperatura\u201d. La al\u00famina, el nitruro de silicio y el carburo de silicio destacan cada uno en su \u00e1mbito espec\u00edfico. El BN es la mejor opci\u00f3n cuando se necesita aislamiento y, adem\u00e1s, disipaci\u00f3n del calor, propiedades antiadherentes o una pieza que se pueda mecanizar tras el prensado.<\/p>\n
Indica primero el tipo de pieza: en polvo, recubrimiento, prensada en caliente, compuesta o PBN. A continuaci\u00f3n, especifica la atm\u00f3sfera, la temperatura m\u00e1xima y la composici\u00f3n qu\u00edmica. Si interviene metal fundido, especifique de qu\u00e9 metal se trata. Si interviene el vac\u00edo, pregunte por el contenido de aglutinante y la desgasificaci\u00f3n. Si la pieza se mecaniza a partir de un lingote, pregunte por la direcci\u00f3n de prensado. Si se trata de un recubrimiento, pregunte por el sistema de aglutinante, el espesor de la pel\u00edcula y el intervalo entre recubrimientos.<\/p>\n
El nitruro de boro no es un polvo milagroso ni un sustituto de todos los materiales refractarios. Es el material al que se recurre cuando el grafito est\u00e1 demasiado sucio o es demasiado conductor, y cuando una cer\u00e1mica de \u00f3xido convencional se humedece, se pega o no se puede mecanizar a tiempo. Si se elige el grado adecuado, parece casi demasiado f\u00e1cil. Si te equivocas, jurar\u00e1s que la ficha t\u00e9cnica te ha enga\u00f1ado. Probablemente no sea as\u00ed. Es solo que la aplicaci\u00f3n necesitaba una opci\u00f3n m\u00e1s adecuada.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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