Bornitrid

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El nitruro de boro, de fórmula química BN, es un compuesto de boro y nitrógeno que se presenta principalmente en dos modificaciones. El nitruro de β-boro cúbico está presente en la estructura de zinc-blenda derivada de la estructura del diamante y es un material duro con una dureza ligeramente inferior a la del diamante.

El nitruro de boro cúbico (c-BN) se sintetizó por primera vez en 1957 y es el segundo material más duro después del diamante. Fue registrado por General Electric con el nombre de Borazón. Sólo en los últimos 15 años se ha establecido la producción comercial de c-BN.

Producción

Para producir nitruro de boro hexagonal, el óxido de boro B2O3 puede reaccionar con nitrógeno elemental N2. La reacción se lleva a cabo a altas temperaturas bajo la catálisis del fosfato de calcio Ca3(PO4)2. En lugar de nitrógeno, también se puede utilizar amoníaco NH3 o un compuesto de amonio. Esto produce la modificación (blanca)α. La forma β puede obtenerse a partir de ella calentando a unos 1750 °C a una alta presión de 70.000 bar en presencia de Li3N.

Nitruro de boro pirolítico

Muy relacionado con el nitruro de β-boro es el nitruro de boro pirolítico, abreviado como pBN o PBN. Debido a la baja desgasificación, incluso a altas temperaturas, los crisoles de pBN se utilizan como celdas de efusión en la epitaxia de haz molecular.

Otro uso

Desde el punto de vista técnico, el nitruro de β-boro (CBN) se utiliza principalmente como abrasivo y como material de corte para insertos indexables para el mecanizado de acero, ya que -a diferencia del diamante- no puede liberar carbono al acero cuando se expone a la temperatura (carburo). Por la misma razón, también se utiliza para el revestimiento de superficies. Cristaliza en la estructura de zinc-blenda tipo diamante. El nitruro de boro es ligeramente menos duro que el diamante, pero su dureza no disminuye tan rápidamente con el aumento de la temperatura, por lo que el diamante puede ser molido con nitruro de boro cuando se expone al calor. En condiciones normales, el nitruro de boro tiene una dureza de unos 48 gigapascales (el diamante entre 70 y 100 gigapascales).

La modificación hexagonal del nitruro de boro (α-nitruro de boro), similar al grafito, se utiliza como lubricante (“inorgánico” o “grafito blanco”). A diferencia del grafito, el coeficiente de fricción del nitruro de boro hexagonal permanece estable hasta más de 1000 °C, por lo que es muy adecuado como lubricante sólido de alta temperatura en vacío. A alta temperatura (1400-1800 °C) y alta presión (>6 GPa), la modificación hexagonal se transforma en la modificación cúbica, análoga a la transformación del grafito en diamante. Ambas modificaciones del nitruro de boro son incoloras y no conducen la electricidad.

El nitruro de boro se desarrolló para la industria espacial; se utiliza para fabricar crisoles para metales fundidos. También hace que los cosméticos comunes se sientan sedosos en la piel.

Instrucciones de seguridad

El nitruro de boro no es una sustancia peligrosa en el sentido de las directivas de la CE y no tiene que ser etiquetado. Está clasificado como no peligroso para el agua.