Nitruro de boro
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Nitruro de boro (BN). El nitruro de boro es un compuesto binario del boro, que consiste en proporciones iguales de boro y nitrógeno. El compuesto es isoelectrónico al carbono, (el boro aporta 3 electrones de valencia y el nitrógeno 5) por lo que el nitruro de boro tiene formas polimórficas, homólogas a los alotropos del carbono.
Sumario
Características
Compuesto binario sintético de boro; fue descubierto a principios del siglo XIX y comercializado hasta mediados del siglo XX.
Se utiliza en la fabricación de aisladores eléctricos, crisoles y contenedores para reacciones, moldes y barcos de evaporación, máquinas cortadoras y abrasivos, materiales electrónicos, recubrimientos especiales, compactación isostática en caliente, etc.
Formas del Nitruro de boro
Al igual que el carbón puede presentar dos formas (alótropos):
Hexagonal: es la más estable de los alótropos, su estructura es equivalente a la del grafito, tiene buenas propiedades lubricantes, es resistente a la sinterización y obtenido por prensa caliente.
Cúbico: la estructura es equivalente a la del diamante; es por tanto el segundo material más duro conocido.
Propiedades
Cada alótropo posee diferentes características:
Hexagonal: propiedades lubricantes, es maquinable en el estado prensado en caliente, es muy resistente al ataque químico, no se moja por la mayoría de metales fundidos, vidrios o sales; posee además resistencia dieléctrica y es inerte ante muchos compuestos químicos.
Cúbico: es el segundo material más duro, gran conductividad térmica, excelente resistencia al mojado, es inerte a gran cantidad de compuestos químicos.edades Eléctricas
Hexagonal: nitración o amonólisis del óxido de boro a altas temperaturas.
Cúbico: se obtiene por tratamiento a altas temperaturas y altas presiones del nitruro de boro hexagonal.
Propiedades eléctricas
- Constante Dieléctrica 4,3
- Resistencia Dieléctrica ( kV mm-1 ) 40-200
- Resistividad de Volumen @25C ( Ohmcm ) 1011-1014
Propiedades físicas
- Densidad ( g cm-3 ) 1,9-2,2
- Porosidad Aparente ( % ) 2-15
Propiedades mecánicas
- Módulo de Tracción ( GPa ) 20-35
- Resistencia a la Cizalla ( MPa ) 12-25
- Resistencia a la Compresión ( MPa ) 30-120
Propiedades térmicas
- Calor Específico a 25C ( J K-1 kg-1 ) 800-2000
- Coeficiente de Expansión Térmica a 20-1000C ( x10-6 K-1 ) 1,0-36
- Conductividad Térmica @20C ( W m-1 K-1 ) 15-50
- Punto de Sublimación ( C ) 2600-2800
- Temperatura Máxima de Utilización Continua ( C) 950-2500
Resistencia química
- Acidos – concentrados Aceptable
- Acidos - diluidos
- Alcalís-Aceptable
- Halógenos-Mala
- Metales-Buena
Formas polimórficas
Nitruro de boro cúbico
El nitruro cúbico de boro (c-BN) es un material artificial extremadamente duro, aunque de una dureza menor a la del diamante. Al igual que el diamante, el c-BN es un aislante eléctrico y un excelente conductor del calor. Es ampliamente utilizado como un abrasivo para herramientas industriales, en especial para el mecanizado de aceros aleados y materiales de gran dureza.
Fabricación
El c-BN es producido por el tratamiento del nitruro de boro hexagonal a altas presiones y temperaturas, de la misma manera que es producido el diamante artificial a partir del grafito.
La conversión directa de nitruro de boro hexagonal a nitruro de boro cúbico ocurre a presiones por encima de los 18 GPa y temperaturas de entre 1730-3230°C. La adición de pequeñas cantidades de óxido de boro pueden reducir la presión requerida a unos 4-7 GPa, y la temperatura a unos 1500°C.
Industrialmente se utilizan distintos catalizadores para lograr la reacción, los cuales varían según el método de producción (ej.: Litio, Potasio o Magnesio, sus nitruros, sus fluoronitruros, agua con compuestos de amoníaco, etc.)
Fuentes
- Artículo: Nitruto de boro. Disponible en: "es.wikipedia.org". Consultado: 17 de julio de 2012.
- Artículo: Nitruto de boro. Disponible en: "www.goodfellow.com". Consultado: 17 de julio de 2012.
- Artículo: Nitruto de boro. Disponible en: "www.cosmos.com.mx". Consultado: 17 de julio de 2012.
