Hexagonaal boornitride is grafiet dat geen stroom geleidt en bij 600 °C niet verbrandt

Mensen noemen hexagonaal boornitride ‘wit grafiet’ omdat het kristal op hetzelfde principe berust: gestapelde plaatjes die tegen elkaar schuiven. Daarom voelt een droge h-BN-film glad aan. Deze vergelijking gaat echter niet meer op zodra het werkstuk heet is, oxideert of onder spanning staat. Grafiet is een geleider en begint in de lucht te oxideren bij ongeveer 500–600 °C. Hexagonaal BN blijft isolerend en in de lucht hanteren we 900–1000 °C als het praktische oxidatiebereik. In stikstof of vacuüm ligt de grens veel hoger, richting 2000 °C en daarboven. Dat is de reden waarom we BN specificeren in plaats van koolstof wanneer de coating de hitte moet weerstaan en diëlektrisch moet blijven.

Het poeder dat wij verkopen voor coatings bestaat meestal uit plaatvormig h-BN, vaak in de orde van enkele microns, soms fijner voor een gelijkmatige verstuiving. Gemengd met een bindmiddel wordt het een losmaakverf voor gietvormen, matrijzen, gietlepels en thermokoppelbuizen. De handige truc bij gesmolten aluminium is bevochtiging. Aluminium ligt op boornitride met een hoge contacthoek — rond de 160° tot wel 900°C volgens gepubliceerde onderzoeken met sessiele druppels — waardoor het metaal zich niet aan het keramiek hecht zoals het dat doet bij aluminiumoxide of een vervuilde stalen schoen. Afschuimen, gieten, de korst eraf kloppen. Grafiet kan ook als lossingsmiddel dienen, totdat het verbrandt en een koolstofvlek of een putje achterlaat. BN laat een witte film achter. Werkplaatsen die gietkanalen en dompelbuizen coaten, merken het verschil pas na een week, niet na een lezing in het laboratorium.

De warmtegeleiding is redelijk en sterk anisotroop in een monokristal. In een warmgeperst onderdeel of een coating krijg je een meer gemiddelde waarde, die nog steeds hoog genoeg is om boornitridekeramiek te gebruiken op plaatsen waar warmte moet worden afgevoerd maar stroom niet kan worden geleid: warmteverspreiders, settercoatings, elektrische isolatie voor hoge temperaturen. Die combinatie – warmte geleiden, stroom blokkeren – is geen eigenschap van grafiet. Grafiet doet beide in de verkeerde richting voor een isolator.

Kubisch BN is een heel ander materiaal. Dezelfde elementen, een diamantachtig rooster, de hardheid van een snijgereedschap. Bestel geen c-BN als u een loslaatlaag bedoelt, en verwacht niet dat u met h-BN-poeder van verfkwaliteit staal kunt bewerken. Pyrolytisch BN is weer een andere kwaliteit: CVD-platen en smeltkroezen voor halfgeleidertoepassingen, zeer zuiver, zeer duur. Het merendeel van onze industriële aanvragen betreft nog steeds hexagonaal poeder en warmgeperste vormen.

h-BN is bij lage temperaturen geen wondermiddel. Onder ongeveer 600 °C heeft grafiet vaak de lagere wrijvingscoëfficiënt. BN neemt de leiding zodra grafiet begint te oxideren. Vocht, olie en een dikke, afbladderende laag maken een goed poeder onbruikbaar. Breng een dunne, gelijkmatige, droge laag aan en herhaal dit wanneer de witte kleur verdwijnt. Als het smeltmateriaal aluminium of magnesium is en het gereedschap schoon en elektrisch neutraal moet blijven, is hexagonaal boornitride het smeermiddel dat er nog steeds is nadat grafiet in CO₂ is omgezet.