Гексагональный нитрид бора — это графит, который не проводит ток и не сгорает при температуре 600 °C

Гексагональный нитрид бора называют «белым графитом», поскольку его кристаллическая структура основана на том же принципе: слои, подверженные сдвигу. Именно поэтому сухая пленка h-BN на ощупь скользкая. Однако это сравнение теряет смысл, как только процесс становится горячим, окислительным или связан с электрическим напряжением. Графит является проводником и начинает окисляться на воздухе при температуре около 500–600 °C. Гексагональный BN сохраняет свои диэлектрические свойства, и на воздухе мы считаем диапазон 900–1000 °C практическим пределом окисления. В азоте или вакууме этот предел значительно выше — около 2000 °C и выше. Именно по этой причине мы выбираем BN вместо углерода, когда покрытие должно выдерживать высокие температуры и оставаться диэлектрическим.

Порошок, который мы продаем для нанесения покрытий, обычно представляет собой пластинчатый h-BN, размер частиц которого часто составляет несколько микрон, а иногда и меньше для получения гладкого распыления. При смешивании со связующим веществом он превращается в антиадгезионную краску для форм, штампов, ковшей и трубок термопар. Полезным приемом при работе с расплавленным алюминием является смачивание. Алюминий ложится на нитрид бора с большим углом смачивания — около 160° при температурах до 900°C, согласно опубликованным данным исследований с неподвижной каплей, — поэтому металл не цепляется за керамику так, как цепляется за оксид алюминия или загрязнённую стальную опорную поверхность. Снимайте пену, заливайте, сбивайте налёт. Графит тоже может служить разделительным слоем, пока не сгорит и не оставит углеродное пятно или вмятину. Нитрид бора оставляет белую пленку. Предприятия, которые наносят покрытие на желоба и погружные трубки, замечают разницу уже через неделю, а не после лекции в лаборатории.

Теплопроводность у монокристалла неплохая и сильно анизотропна. В деталях, полученных методом горячего прессования, или в покрытиях получается более усреднённое значение, которое, тем не менее, остаётся достаточно высоким, благодаря чему керамика из нитрида бора используется там, где необходимо отводить тепло, но не пропускать ток: в теплоотводах, стабилизирующих покрытиях и высокотемпературной электроизоляции. Такое сочетание свойств — проводимость тепла и блокировка тока — не характерно для графита. Графит проявляет обе эти свойства, но в направлении, нежелательном для изолятора.

Кубический BN — это совсем другой материал. Те же элементы, алмазоподобная решетка, твердость, сравнимая с твердостью режущего инструмента. Не заказывайте c-BN, если вам нужно антиадгезионное покрытие, и не рассчитывайте, что порошок h-BN, предназначенный для окраски, подойдет для обработки стали. Пиролитический BN — это еще один класс: пластины и тигли, изготовленные методом CVD для работы с полупроводниками, очень чистые, очень дорогие. Большинство наших промышленных заказов по-прежнему приходится на гексагональный порошок и изделия, полученные горячим прессованием.

При низких температурах h-BN не обладает особыми свойствами. При температурах ниже примерно 600 °C графит часто демонстрирует более низкий коэффициент трения. BN выходит вперед, как только графит начинает окисляться. Влага, масло и толстый, отслаивающийся слой портят даже самый качественный порошок. Наносите тонкий, ровный и сухой слой, повторяя нанесение, когда белый цвет исчезает. Если расплав представляет собой алюминий или магний, а инструмент должен оставаться чистым и не создавать электрических помех, гексагональный нитрид бора — это смазочный материал, который останется на месте даже после того, как графит превратится в CO₂.