As pessoas chamam ao nitreto de boro hexagonal \u201cgrafite branca\u201d, e essa designa\u00e7\u00e3o \u00e9 simultaneamente \u00fatil e um pouco perigosa. \u00datil, porque o cristal em camadas tem realmente o aspeto e o toque da grafite. Perigosa, porque a grafite conduz eletricidade e pode contaminar uma fus\u00e3o. O nitreto de boro n\u00e3o faz nenhuma dessas coisas. J\u00e1 vi f\u00e1bricas a tentarem tratar os dois como se fossem intercambi\u00e1veis e, depois, a passarem uma semana a explicar a acumula\u00e7\u00e3o de carbono, aquecedores em curto-circuito ou um revestimento que desapareceu ao ar livre. Se trabalha com altas temperaturas, metal fundido ou componentes eletr\u00f3nicos que n\u00e3o podem entrar em curto-circuito, o BN \u00e9 \u00fanico na sua classe.<\/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 \u00e9 o seu \u201cprimo\u201d superduro utilizado em ferramentas de corte \u2014 mas trata-se de um produto diferente, com uma fun\u00e7\u00e3o diferente. Quando um desenho t\u00e9cnico indica \u00abcer\u00e2mica BN\u00bb, isso significa quase sempre material hexagonal: 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 situa-se em torno de 4. \u00c9 essa combina\u00e7\u00e3o que explica a sua utiliza\u00e7\u00e3o em dissipadores de calor, isolantes de alta temperatura e cargas polim\u00e9ricas para materiais de interface t\u00e9rmica. A grafite consegue dissipar o calor. O cobre consegue dissipar o calor. Nenhum destes materiais mant\u00e9m o circuito isolado.<\/p>\n
Al\u00e9m disso, n\u00e3o \u00e9 molh\u00e1vel por uma longa lista de metais fundidos e esc\u00f3rias. O alum\u00ednio, o zinco, o cobre, muitos tipos de vidro e grande parte dos metais fundidos semicondutores n\u00e3o aderem a ele. Se a isso acrescentarmos a in\u00e9rcia qu\u00edmica, obtemos cadinhos, an\u00e9is de separa\u00e7\u00e3o, barreiras laterais, bicos e revestimentos antiaderentes que se mant\u00eam mais limpos do que a grafite ou as cer\u00e2micas de \u00f3xido.<\/p>\n
Depois, 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 cortar um prot\u00f3tipo de dispositivo de fixa\u00e7\u00e3o numa tarde, em vez de ter de esperar pela retifica\u00e7\u00e3o com diamante. A densidade \u00e9 baixa, normalmente entre 1,8 e 2,1 g\/cm\u00b3 para os tipos prensados a quente, pelo que as pe\u00e7as s\u00e3o leves. A resist\u00eancia ao choque t\u00e9rmico \u00e9 excelente, uma vez que a estrutura pode deslizar ligeiramente 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 ter impacto por volta dos 900\u20131000 \u00b0C. Em nitrog\u00e9nio, \u00e1rgon ou v\u00e1cuo, os tipos sem ligante podem atingir temperaturas muito mais elevadas \u2014 bem acima dos 1800 \u00b0C em muitos trabalhos em fornos e de fus\u00e3o, sendo o BN pirol\u00edtico utilizado rotineiramente em trabalhos exigentes a v\u00e1cuo.<\/p>\n
\u00c9 aqui que as fichas t\u00e9cnicas dos sites podem causar problemas \u00e0s pessoas.<\/p>\n
O BN prensado a quente \u00e9 o material s\u00f3lido mais comum. O p\u00f3 \u00e9 prensado a alta temperatura para formar lingotes, que s\u00e3o depois maquinados. Algumas classes utilizam um aglutinante \u00e0 base de \u00f3xido de boro ou borato de c\u00e1lcio. Estas s\u00e3o mais f\u00e1ceis de densificar e mais baratas, mas a humidade e certas subst\u00e2ncias qu\u00edmicas atacam o aglutinante. As classes sem aglutinante ou ligadas por difus\u00e3o s\u00e3o mais caras e lidam melhor com fundidos sens\u00edveis \u00e0 pureza. As propriedades s\u00e3o tamb\u00e9m anisotr\u00f3picas: a condutividade t\u00e9rmica e a resist\u00eancia podem diferir na dire\u00e7\u00e3o paralela e perpendicular \u00e0 dire\u00e7\u00e3o de prensagem. Se ignorar a orienta\u00e7\u00e3o, uma pe\u00e7a \u201cboa\u201d pode ainda assim rachar ou aquecer excessivamente no eixo errado.<\/p>\n
O BN pirol\u00edtico, ou PBN, \u00e9 um caso \u00e0 parte. \u00c9 produzido por deposi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica de vapor, n\u00e3o por prensagem. A pureza pode ultrapassar os 99,99%. A densidade aproxima-se do valor te\u00f3rico. A desgaseifica\u00e7\u00e3o \u00e9 extremamente baixa. A condutividade t\u00e9rmica no plano pode atingir 150\u2013220 W\/m\u00b7K, enquanto a condutividade transversal \u00e0 espessura desce para alguns watts. Essa anisotropia \u00e9 uma caracter\u00edstica importante em barcos, revestimentos e equipamento MBE. N\u00e3o \u00e9 uma caracter\u00edstica desej\u00e1vel se for necess\u00e1rio um bloco espesso, barato e de f\u00e1cil usinagem. O PBN destina-se a trabalhos de alta pureza, com paredes finas e em que o v\u00e1cuo \u00e9 fundamental.<\/p>\n
Os p\u00f3s e os revestimentos realizam grande parte do trabalho silencioso. Os revestimentos de BN em matrizes, moldes, canais de fundi\u00e7\u00e3o e dispositivos de soldadura impedem que o metal adira. Nos pl\u00e1sticos e nas almofadas t\u00e9rmicas, o BN em forma de plaquetas aumenta a condutividade sem transformar o composto num condutor. Existem tipos compostos \u2014 BN com carboneto de sil\u00edcio ou outras cer\u00e2micas \u2014 para quando \u00e9 necess\u00e1ria uma resist\u00eancia ao desgaste superior \u00e0 que o BN puro pode oferecer. Os materiais do tipo ZSBN s\u00e3o o exemplo mais comum: continuam a ser lubrificantes e termicamente \u00fateis, mas s\u00e3o mais resistentes no contacto deslizante.<\/p>\n
O processamento de metais e vidro \u00e9 a aplica\u00e7\u00e3o mais \u00f3bvia. Cadinhos, calhas, pe\u00e7as de fundi\u00e7\u00e3o, prote\u00e7\u00e3o de termopares e revestimentos antiaderentes dependem todos da superf\u00edcie n\u00e3o molh\u00e1vel. Os trabalhos com semicondutores e a v\u00e1cuo utilizam barquinhas de PBN, suportes de aquecimento e componentes de c\u00e2mara, uma vez que a contamina\u00e7\u00e3o por carbono \u00e9 inaceit\u00e1vel e o isolamento continua a ser importante a altas temperaturas. Os fabricantes de fornos preferem gabaritos, dispositivos de fixa\u00e7\u00e3o e isoladores em BN, uma vez que estas pe\u00e7as s\u00e3o f\u00e1ceis de maquinar e resistem aos ciclos de trabalho. A ind\u00fastria eletr\u00f3nica utiliza o BN como material de enchimento quando uma caixa ou almofada precisa de dissipar calor e manter as propriedades diel\u00e9tricas.<\/p>\n
J\u00e1 vi uma simples altera\u00e7\u00e3o no revestimento ter um impacto maior do que a atualiza\u00e7\u00e3o do material. Uma matriz de grafite que riscava a cada disparo pode tornar-se uma ferramenta de produ\u00e7\u00e3o com uma camada de liberta\u00e7\u00e3o BN de qualidade. Um acess\u00f3rio met\u00e1lico que se soldava ao alum\u00ednio pode durar um turno, em vez de uma hora. Isto n\u00e3o \u00e9 teoria. \u00c9 por isso que as equipas de manuten\u00e7\u00e3o se lembram deste 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. \u00c9 relativamente macia. Se a aplica\u00e7\u00e3o envolver abras\u00e3o por pasta ou contacto deslizante intenso, utilize um comp\u00f3sito ou opte por outro material. Os tipos com ligante podem hidratar-se. Se deixar uma pe\u00e7a ligada com B\u2082O\u2083 num armaz\u00e9m h\u00famido, poder\u00e1 ocorrer pulveriza\u00e7\u00e3o ou perda de resist\u00eancia. A oxida\u00e7\u00e3o ao ar \u00e9 uma realidade; n\u00e3o especifique BN para exposi\u00e7\u00f5es prolongadas \u00e0 chama aberta apenas porque os valores relativos \u00e0 atmosfera inerte pareciam impressionantes. E n\u00e3o trate o PBN como material prensado a quente. Acabar\u00e1 por pagar a mais e, mesmo assim, n\u00e3o obter\u00e1 a forma que pretendia.<\/p>\n
O outro erro \u00e9 utilizar cer\u00e2mica de BN s\u00f3 porque algu\u00e9m disse \u201ccer\u00e2mica para altas temperaturas\u201d. A alumina, o nitreto de sil\u00edcio e o carboneto de sil\u00edcio destacam-se cada um na sua \u00e1rea espec\u00edfica. O BN \u00e9 a escolha certa quando se necessita de isolamento e, ao mesmo tempo, de dissipa\u00e7\u00e3o de calor, de propriedades anti-molhamento ou de uma pe\u00e7a que possa ser maquinada ap\u00f3s a prensagem.<\/p>\n
Indique primeiro a forma: p\u00f3, revestimento, prensado a quente, comp\u00f3sito ou PBN. Em seguida, indique a atmosfera, a temperatura m\u00e1xima e a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica. Se estiver envolvido metal fundido, indique de que metal se trata. Se estiver envolvido v\u00e1cuo, pergunte sobre o teor de ligante e a desgaseifica\u00e7\u00e3o. Se a pe\u00e7a for maquinada a partir de um lingote, pergunte sobre a dire\u00e7\u00e3o de prensagem. Se se tratar de 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 nem um substituto para todos os refrat\u00e1rios. \u00c9 o material a que se recorre quando a grafite est\u00e1 demasiado suja ou \u00e9 demasiado condutora, e quando uma cer\u00e2mica de \u00f3xido convencional fica encharcada, adere ou n\u00e3o pode ser maquinada a tempo. Se se escolher o tipo certo, parece quase f\u00e1cil demais. Se escolher mal, vai jurar que a ficha t\u00e9cnica mentiu. Provavelmente, a ficha t\u00e9cnica n\u00e3o mentiu. A aplica\u00e7\u00e3o apenas precisava de uma combina\u00e7\u00e3o mais adequada.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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