As pessoas chamam o nitreto de boro hexagonal de \u201cgrafite branca\u201d, e esse apelido \u00e9 ao mesmo tempo \u00fatil e um pouco perigoso. \u00datil, porque o cristal em camadas realmente se parece com grafite e tem a mesma textura. Perigoso, porque a grafite conduz eletricidade e pode contaminar um material fundido. O nitreto de boro n\u00e3o faz nenhuma dessas coisas. J\u00e1 vi f\u00e1bricas tentarem tratar os dois como intercambi\u00e1veis e depois passarem uma semana explicando a absor\u00e7\u00e3o de carbono, aquecedores em curto-circuito ou um revestimento que desapareceu ao ar livre. Se voc\u00ea trabalha com altas temperaturas, metal fundido ou componentes eletr\u00f4nicos que n\u00e3o podem entrar em curto-circuito, o BN \u00e9 \u00fanico em sua categoria.<\/p>\n
A forma mais importante na ind\u00fastria \u00e9 o nitreto de boro hexagonal, h-BN. O nitreto de boro c\u00fabico tamb\u00e9m existe \u2014 esse \u00e9 o \u201cprimo\u201d superduro usado em ferramentas de corte \u2014, mas \u00e9 um produto diferente, com uma fun\u00e7\u00e3o diferente. Quando um desenho t\u00e9cnico indica \u201ccer\u00e2mica BN\u201d, isso quase sempre se refere ao material hexagonal: em p\u00f3, revestimento, pe\u00e7a moldada por prensagem a quente ou pe\u00e7a pirol\u00edtica.<\/p>\n
O h-BN \u00e9 um dos poucos materiais que conduz bem o calor e, ao mesmo tempo, atua como isolante el\u00e9trico. A resistividade volum\u00e9trica \u00e9 normalmente superior a 10\u00b9\u2074 ohm-cm. A constante diel\u00e9trica fica em torno de 4. Essa combina\u00e7\u00e3o \u00e9 o motivo pelo qual ele \u00e9 utilizado em dissipadores de calor, isolantes para altas temperaturas e como carga em pol\u00edmeros para materiais de interface t\u00e9rmica. A grafite consegue dissipar calor. O cobre consegue dissipar calor. Nenhum desses materiais manter\u00e1 seu circuito isolado.<\/p>\n
Al\u00e9m disso, ele \u00e9 repelente a uma longa lista de metais fundidos e esc\u00f3rias. Alum\u00ednio, zinco, cobre, muitos tipos de vidro e diversos metais fundidos de semicondutores n\u00e3o aderem a ele. Some-se a isso a in\u00e9rcia qu\u00edmica e voc\u00ea ter\u00e1 cadinhos, an\u00e9is de conten\u00e7\u00e3o, barreiras laterais, bicos e revestimentos antiaderentes que permanecem mais limpos do que a grafite ou as cer\u00e2micas de \u00f3xido.<\/p>\n
Al\u00e9m disso, h\u00e1 uma caracter\u00edstica de produ\u00e7\u00e3o que as pessoas subestimam: a usinabilidade. O BN prensado a quente pode ser torneado, fresado e perfurado com ferramentas convencionais. \u00c9 poss\u00edvel usinar um prot\u00f3tipo de gabarito em uma tarde, em vez de esperar pela retifica\u00e7\u00e3o com diamante. A densidade \u00e9 baixa, geralmente em torno de 1,8\u20132,1 g\/cm\u00b3 para os tipos prensados a quente, de modo que as pe\u00e7as s\u00e3o leves. A resist\u00eancia ao choque t\u00e9rmico \u00e9 excelente, pois a estrutura pode deslizar um pouco e a expans\u00e3o \u00e9 modesta nas dire\u00e7\u00f5es \u00fateis.<\/p>\n
A resist\u00eancia \u00e0 temperatura depende da atmosfera. No ar, a oxida\u00e7\u00e3o come\u00e7a a ser significativa por volta de 900\u20131000 \u00b0C. No nitrog\u00eanio, no arg\u00f4nio ou no v\u00e1cuo, os tipos sem aglutinante podem atingir temperaturas muito mais elevadas \u2014 bem acima de 1.800 \u00b0C em muitos trabalhos em fornos e de fus\u00e3o, e o BN pirol\u00edtico \u00e9 rotineiramente utilizado em trabalhos exigentes a v\u00e1cuo.<\/p>\n
\u00c9 a\u00ed que as fichas t\u00e9cnicas dos sites causam problemas \u00e0s pessoas.<\/p>\n
O BN prensado a quente \u00e9 o material s\u00f3lido mais comum. O p\u00f3 \u00e9 prensado em alta temperatura para formar tarugos, que depois s\u00e3o usinados. Algumas classes utilizam um aglutinante \u00e0 base de \u00f3xido de boro ou borato de c\u00e1lcio. Essas s\u00e3o mais f\u00e1ceis de densificar e mais baratas, mas a umidade e certas subst\u00e2ncias qu\u00edmicas podem atacar o aglutinante. As classes sem aglutinante ou ligadas por difus\u00e3o custam mais e lidam melhor com fundidos sens\u00edveis \u00e0 pureza. As propriedades tamb\u00e9m s\u00e3o anisotr\u00f3picas: a condutividade t\u00e9rmica e a resist\u00eancia podem diferir nos eixos paralelo e perpendicular \u00e0 dire\u00e7\u00e3o da prensagem. Se voc\u00ea ignorar a orienta\u00e7\u00e3o, uma pe\u00e7a \u201cboa\u201d ainda pode rachar ou superaquecer no eixo errado.<\/p>\n
O BN pirol\u00edtico, ou PBN, \u00e9 um caso \u00e0 parte. Ele \u00e9 produzido por deposi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica de vapor, e n\u00e3o por prensagem. A pureza pode ultrapassar 99,99%. A densidade \u00e9 pr\u00f3xima da te\u00f3rica. A desgaseifica\u00e7\u00e3o \u00e9 extremamente baixa. A condutividade t\u00e9rmica no plano pode atingir 150\u2013220 W\/m\u00b7K, enquanto a condutividade perpendicular \u00e0 espessura cai para alguns watts. Essa anisotropia \u00e9 uma caracter\u00edstica importante em barcos, revestimentos e equipamentos de MBE. N\u00e3o \u00e9 uma caracter\u00edstica desej\u00e1vel se voc\u00ea precisar de um bloco espesso, barato e de f\u00e1cil usinagem. O PBN \u00e9 indicado para trabalhos que exigem alta pureza, paredes finas e condi\u00e7\u00f5es cr\u00edticas de v\u00e1cuo.<\/p>\n
Os p\u00f3s e revestimentos realizam grande parte do trabalho silencioso. Os revestimentos de BN em matrizes, moldes, canais de fundi\u00e7\u00e3o e dispositivos de soldagem impedem que o metal grude. Em pl\u00e1sticos e almofadas t\u00e9rmicas, o BN em forma de plaquetas aumenta a condutividade sem transformar o composto em um condutor. Existem tipos compostos \u2014 BN com carboneto de sil\u00edcio ou outras cer\u00e2micas \u2014 para quando \u00e9 necess\u00e1ria maior resist\u00eancia ao desgaste do que o BN puro pode oferecer. Materiais do tipo ZSBN s\u00e3o o exemplo mais comum: continuam sendo lubrificantes e termicamente \u00fateis, mas apresentam maior resist\u00eancia em contato deslizante.<\/p>\n
O processamento de metais e vidros \u00e9 o campo de aplica\u00e7\u00e3o \u00f3bvio. Cadinhos, calhas, pe\u00e7as para lingotamento, prote\u00e7\u00e3o de termopares e revestimentos antiaderentes dependem da superf\u00edcie n\u00e3o molh\u00e1vel. Trabalhos com semicondutores e a v\u00e1cuo utilizam barquinhas de PBN, suportes para aquecedores e componentes para c\u00e2maras, pois a contamina\u00e7\u00e3o por carbono \u00e9 inaceit\u00e1vel e o isolamento continua sendo importante em altas temperaturas. Fabricantes de fornos preferem gabaritos, dispositivos de fixa\u00e7\u00e3o e isoladores de BN, pois essas pe\u00e7as s\u00e3o f\u00e1ceis de usinar e resistem aos ciclos de aquecimento e resfriamento. A ind\u00fastria eletr\u00f4nica utiliza BN como material de enchimento quando uma carca\u00e7a ou almofada precisa dissipar calor e manter suas propriedades diel\u00e9tricas.<\/p>\n
J\u00e1 vi uma simples mudan\u00e7a no revestimento surtir mais efeito do que uma atualiza\u00e7\u00e3o de material. Uma matriz de grafite que riscava a cada tiro pode se tornar uma ferramenta de produ\u00e7\u00e3o com uma camada de desmoldagem BN de boa qualidade. Um dispositivo de fixa\u00e7\u00e3o de metal que se soldava ao alum\u00ednio pode durar um turno, em vez de apenas uma hora. Isso n\u00e3o \u00e9 teoria. \u00c9 por isso que as equipes de manuten\u00e7\u00e3o se lembram desse material.<\/p>\n
A cer\u00e2mica de nitreto de boro n\u00e3o \u00e9 uma cer\u00e2mica resistente ao desgaste no sentido da alumina ou do carboneto de sil\u00edcio. Ela \u00e9 relativamente macia. Se a aplica\u00e7\u00e3o envolver abras\u00e3o por pasta ou contato deslizante intenso, utilize um comp\u00f3sito ou escolha outro material. Os tipos com aglutinante podem se hidratar. Deixe uma pe\u00e7a ligada com B\u2082O\u2083 em um dep\u00f3sito \u00famido e voc\u00ea poder\u00e1 observar pulveriza\u00e7\u00e3o ou perda de resist\u00eancia. A oxida\u00e7\u00e3o ao ar \u00e9 real; n\u00e3o especifique BN para exposi\u00e7\u00f5es prolongadas \u00e0 chama aberta apenas porque um valor em atmosfera inerte parecia impressionante. E n\u00e3o trate o PBN como material prensado a quente. Voc\u00ea pagar\u00e1 a mais e ainda assim n\u00e3o obter\u00e1 o formato desejado.<\/p>\n
O outro erro \u00e9 usar cer\u00e2mica de BN s\u00f3 porque algu\u00e9m mencionou \u201ccer\u00e2mica para altas temperaturas\u201d. A alumina, o nitreto de sil\u00edcio e o carboneto de sil\u00edcio se destacam em suas respectivas \u00e1reas de aplica\u00e7\u00e3o. O BN se destaca quando \u00e9 necess\u00e1rio isolamento t\u00e9rmico aliado \u00e0 dissipa\u00e7\u00e3o de calor, comportamento antiaderente ou uma pe\u00e7a que possa ser usinada ap\u00f3s a prensagem.<\/p>\n
Primeiro, especifique o tipo de pe\u00e7a: em p\u00f3, revestida, prensada a quente, composta ou PBN. Em seguida, indique a atmosfera, a temperatura m\u00e1xima e a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica. Se houver metal fundido envolvido, especifique qual metal. Se houver v\u00e1cuo envolvido, pergunte sobre o teor de ligante e a desgaseifica\u00e7\u00e3o. Se a pe\u00e7a for usinada a partir de um lingote, pergunte sobre a dire\u00e7\u00e3o da prensagem. Se for um revestimento, pergunte sobre o sistema de ligante, a espessura da pel\u00edcula e o intervalo entre revestimentos.<\/p>\n
O nitreto de boro n\u00e3o \u00e9 um p\u00f3 milagroso e n\u00e3o substitui todos os refrat\u00e1rios. \u00c9 o material que se recorre quando a grafite est\u00e1 muito suja ou \u00e9 muito condutora, e quando uma cer\u00e2mica de \u00f3xido convencional fica encharcada, gruda ou n\u00e3o pode ser usinada a tempo. Escolha o tipo certo e tudo parecer\u00e1 quase f\u00e1cil demais. Escolha a classe errada e voc\u00ea vai jurar que a ficha t\u00e9cnica mentiu. Provavelmente, a ficha t\u00e9cnica n\u00e3o mentiu. A aplica\u00e7\u00e3o simplesmente precisava de uma combina\u00e7\u00e3o mais adequada.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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