Sekskantet bornitrid er grafitt som ikke leder strøm

Sekskantet bornitrid er grafitt som ikke leder strøm og ikke brenner opp ved 600 °C

Folk kaller sekskantet bornitrid for «hvit grafitt» fordi krystallstrukturen bygger på samme prinsipp: lag på lag med plater som glir mot hverandre. Det er derfor en tørr h-BN-film føles glatt. Sammenligningen mister imidlertid sin gyldighet så snart prosessen innebærer varme, oksidasjon eller elektrisk spenning. Grafitt er en leder og begynner å oksidere i luft ved rundt 500–600 °C. Heksagonalt BN forblir isolerende, og i luft anser vi 900–1000 °C som det praktiske oksidasjonsvinduet. I nitrogen eller vakuum tåler det mye høyere temperaturer, opp mot 2000 °C og mer. Det er grunnen til at vi spesifiserer BN i stedet for karbon når belegget må tåle varmen og forbli dielektrisk.

Pulveret vi selger til belegg er vanligvis plateformet h-BN, ofte i størrelsesorden noen få mikrometer, noen ganger finere for å oppnå en jevn sprøyting. Blandet inn i et bindemiddel blir det en slippmaling for støpeformer, matriser, støpeskåler og termoelementrør. Det nyttige trikset med smeltet aluminium er fukting. Aluminium ligger på bornitrid med en høy kontaktvinkel – rundt 160° opp mot 900°C i publiserte studier med hengende dråper – slik at metallet ikke fester seg til keramikken på samme måte som det fester seg til aluminiumoksid eller en skitten stålsko. Skum av, hell, bank av avleiringen. Grafitt kan også fungere som slipemiddel, inntil det brenner seg fast og etterlater en karbonflekk eller en grop. BN etterlater en hvit film. Verksteder som belegger avløpsrør og dypperør merker forskjellen etter en uke, ikke etter en forelesning på laboratoriet.

Varmeledningsevnen er god og sterkt anisotropisk i et enkeltkrystall. I en varmpresset del eller et belegg får man et mer gjennomsnittlig tall, men likevel høyt nok til at bor-nitridkeramikk brukes der varme må ledes bort, mens strøm ikke kan: varmespredere, setterbelegg, elektrisk isolasjon for høye temperaturer. Denne kombinasjonen – å lede varme og blokkere strøm – er ikke en egenskap ved grafitt. Grafitt gjør begge deler i feil retning for en isolator.

Kubisk BN er et annet materiale. Samme grunnstoffer, diamantlignende gitter, hardhet som et skjæreverktøy. Ikke bestill c-BN når du egentlig mente et slipbelegg, og ikke forvent at et h-BN-pulver av malingskvalitet skal kunne bearbeide stål. Pyrolytisk BN er igjen en helt annen kvalitet: CVD-plater og smeltedigler for halvlederarbeid, svært rent, svært dyrt. De fleste av våre industrielle bestillinger er fortsatt sekskantet pulver og varmpressede former.

h-BN er ikke noe mirakelmiddel ved lave temperaturer. Under ca. 600 °C har grafitt ofte den laveste friksjonskoeffisienten. BN tar over når grafitt begynner å oksidere. Fuktighet, olje og et tykt, flassende lag ødelegger et godt pulver. Påfør et tynt, jevnt og tørt lag på nytt når det hvite forsvinner. Hvis smeltematerialet er aluminium eller magnesium og verktøyet må forbli rent og elektrisk stille, er heksagonalt bornitrid det smøremiddelet som fortsatt er der etter at grafitt har blitt til CO₂.

nb_NONorwegian
Skroll til toppen