Borcarbide

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El carburo de boro (fórmula molecular B4C) es un material muy duro, con una dureza Mohs de 9,3, que se utiliza como material resistente al desgaste. El carburo de boro se suele clasificar como carburo metálico; esto es muy controvertido, ya que el boro no es un metal. La diferencia de electronegatividad entre el boro y el carbono es significativamente inferior a 1,5; por lo tanto, a diferencia de los carburos metálicos (de intercalación) como el TiC, existen enlaces covalentes no metálicos-no metálicos.

Propiedades## Propiedades físicas

El carburo de boro es una cerámica no oxidada que se caracteriza por su especial dureza y tenacidad, similar al carburo de silicio o al nitruro de silicio. La cerámica de carburo de boro es muy resistente al desgaste a bajas temperaturas. En términos de dureza, son incluso más resistentes al desgaste que las cerámicas de nitruro de silicio, pero sólo a bajas temperaturas, véase más adelante.

El desgaste por impacto o fricción se consigue convencionalmente rompiendo partes de la microestructura mediante energía mecánica. En este sentido, el carburo de boro es el material ideal, ya que es el más duro que puede producirse de forma sintética y económica. Como alternativa, se podría elegir el nitruro de silicio o el carburo de silicio como materiales duros y resistentes al desgaste. El carburo de boro se protege a sí mismo contra la oxidación mediante la reacción de la superficie del material con el oxígeno de la siguiente manera: ![\mathrm{2 \ B_4C + 7 \ O_2 \longrightarrow \ 2 \ CO + 4 \ B_2O_3}(images/math/7/a/5/7a5ddc38dd6b03b161ab7f0debbb68d0.png) o \mathrm{2 \ B_4C + 8 \ O_2 \longrightarrow \ 2 \ CO_2 + 4 \ B_2O_3.}

Durante la reacción, hay que tener en cuenta la temperatura, ya que se puede formar monóxido de carbono o dióxido de carbono como resultado del equilibrio de Boudouard. El trióxido de boro formado es un sólido que se funde a 450 °C si es cristalino, si no (amorfo, vítreo) antes. La masa fundida impide que el oxígeno penetre más en la matriz, por lo que se detiene la oxidación de la misma. El problema es que las aplicaciones de desgaste suelen alcanzar temperaturas mucho más altas que los 450 °C, a las que el trióxido de boro es delgado. Esto facilita la difusión del oxígeno atmosférico a través del trióxido de boro fundido. Cuando se oxida el nitruro de silicio o el carburo de silicio, se forma dióxido de silicio, que es mucho más viscoso, por lo que el oxígeno atmosférico se difunde más lentamente a través de la masa fundida. Así, el nitruro de silicio o el carburo de silicio son mucho más resistentes a la oxidación.

Propiedades químicas

El carburo de boro es un material químicamente muy inerte. Sólo es atacado notablemente por encima de los 1000 °C por el cloro o el oxígeno. Es completamente resistente al fluoruro de hidrógeno y al ácido nítrico caliente.

Producción

Dependiendo del proceso de fabricación, el carburo de boro se obtiene en forma de polvo negro fino o como cristales negros brillantes y gruesos.

El carburo de boro de cristalización gruesa se obtiene durante la producción a partir de trióxido de boro y carbono en el horno de resistencia eléctrica a 2400 °C:

El polvo cristalino fino se obtiene reduciendo el trióxido de boro con magnesio en presencia de carbono:

Use

  • material de blindaje
  • como material de corte en el mecanizado de herramientas
  • Absorbedor de neutrones en las centrales nucleares
  • material para boquillas de chorro de arena.