Il nitruro di boro esagonale è una forma di grafite che non conduce l'elettricità e non brucia a 600 °C

Il nitruro di boro esagonale viene comunemente chiamato “grafite bianca” perché la struttura cristallina si basa sullo stesso principio: strati sovrapposti soggetti a taglio. Ecco perché un film di h-BN a secco risulta scivoloso al tatto. Il paragone perde però di validità non appena il processo coinvolge calore, ossidazione o corrente elettrica. La grafite è un conduttore e inizia a ossidarsi all’aria a circa 500–600 °C. Il BN esagonale rimane isolante e, all’aria, consideriamo 900–1000 °C come la soglia pratica di ossidazione. In atmosfera di azoto o sotto vuoto la temperatura limite sale molto più in alto, verso i 2000 °C e oltre. Questo è il motivo per cui si specifica il BN anziché il carbonio quando il rivestimento deve resistere al calore e rimanere dielettrico.

La polvere che vendiamo per i rivestimenti è solitamente h-BN in forma di placche, spesso dell’ordine di pochi micron, a volte più fine per una spruzzatura omogenea. Miscelata a un legante, diventa una vernice distaccante per stampi, matrici, siviere e tubi per termocoppie. Il trucco utile con l’alluminio fuso è la bagnabilità. L’alluminio si deposita sul nitruro di boro con un angolo di contatto elevato — circa 160° fino a 900 °C, secondo studi pubblicati sulla goccia sessile — quindi il metallo non aderisce alla ceramica come invece fa con l’allumina o con una suola d’acciaio sporca. Rimuovere la schiuma, versare, eliminare il residuo. Anche la grafite può fungere da distaccante, finché non brucia lasciando una macchia di carbonio o una cavità. Il BN lascia una pellicola bianca. Le officine che rivestono i canali di colata e i tubi di immersione notano la differenza dopo una settimana, non dopo una chiacchierata in laboratorio.

La conduttività termica è discreta e fortemente anisotropica in un monocristallo. In un componente pressato a caldo o in un rivestimento si ottiene un valore più medio, ma comunque sufficientemente elevato da consentire l’uso della ceramica al nitruro di boro laddove il calore deve propagarsi e la corrente non può: dissipatori di calore, rivestimenti di fissaggio, isolamento elettrico ad alta temperatura. Questa combinazione — condurre il calore, bloccare la corrente — non è una proprietà della grafite. La grafite fa entrambe le cose, ma nella direzione sbagliata per un isolante.

Il BN cubico è un materiale diverso. Stessi elementi, reticolo simile a quello del diamante, durezza da utensile da taglio. Non ordinate il c-BN se intendevate un rivestimento antiaderente, e non aspettatevi che una polvere di h-BN di qualità verniciante possa lavorare l’acciaio. Il BN pirolitico è ancora di un altro livello: lastre CVD e crogioli per la lavorazione dei semiconduttori, molto puro, molto costoso. La maggior parte delle nostre richieste industriali riguarda ancora la polvere esagonale e i pezzi stampati a caldo.

L’h-BN non è una soluzione miracolosa alle basse temperature. Al di sotto dei 600 °C circa, la grafite presenta spesso un coefficiente di attrito inferiore. Il BN prende il sopravvento quando la grafite inizia a ossidarsi. Umidità, olio e uno strato spesso e sfaldato rovinano una buona polvere. Lo strato deve essere sottile, uniforme, asciutto e riapplicato quando il bianco scompare. Se il materiale da fondere è alluminio o magnesio e l’utensile deve rimanere pulito e privo di scariche elettriche, il nitruro di boro esagonale è il lubrificante che rimane in azione anche dopo che la grafite si è trasformata in CO₂.