立方氮化硼熔点为3000°,硬度仅次于金刚石,
立方氮化硼的化学组成为43.6%B和56.4%N。主要杂质有SiO2、B2O3、Al2O3、Fe、Mg、Ca等。
立方氮化硼的热稳定性和对铁族元素及其合金的化学惰性明显优于金刚石。金刚石在500~700℃时就开始氧化,且由于反应产物是气体(CO2),金刚石的破坏会继续直到消耗完为止。CBN在800℃以上开始与空气或氧气发生作用生成B2O3!
CBN的硬度虽比金刚石低,但由于其与含铁黑色金属的化学惰性和较好的热稳定性,使其金属磨除率达到金刚石的10倍,很快地解决了淬火钢等硬而韧的难磨金属材料的加工问题。这也是CBN得以较快发展的原因。
立方氮化硼的合成
CBN是由六方BN和触媒在高温高压下合成的,是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。C- BN有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把CBN和触媒在压力为3000~8000MPa、温度为800~1900C范围内制得。CBN晶形有四面体截锥八面体、歪晶和双晶等。工业生产的CBN有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1mm以下。CBN具有很高热稳定性和化学惰性,以及良好透红外性和较宽禁带宽度等优异性能,CBN热稳定性远高于金钢石,对铁系金属元素有较大化学稳定性。
(1)在较早时期,人们常用高温高压法合成,通过温度高于1000多摄氏度,压强也在极高的情况下由六方氮化硼转化为立方氮化硼。随着科技的不断发展完善中,人们发现催化剂对于这个转化起着重大的作用,通过催化剂可以大大的降低所需要的压强和温度。而在氮化硼的转化实验中我们常用的催化剂有碱,碱土金属,无机氟化物、硼酸铵盐等。
在不断的实验过程中,我们发现,用硼酸氨盐为催化剂时转化过程中所需要的压强和温度最低。即使我们已经使用了催化剂降低转化过程中的条件,但是整个实验过程中所需对于温度和压强的要求依旧还是很高。因此我们对于转化过程中所需要的实验设备要求也是非常高,由于设备极其复杂,成本也非常大,这对于工业上的应用则受到限制。
(2)化学气象合成法。随着科技的发展,我们开始使用等离子体技术。通过等离子体的技术的应用,我们可以在温度、压强较低的情况下制备立方氮化硼。这种方法制作立立方氮化硼所需要的设备并不复杂,制作工艺也较为简单,因此这种方法的应用也就比较广泛。
目前为止,已经出现了许多种气相沉积方法。传统的说法,我们主要使用的是热化学气相沉积。实验装置也都是由耐热程度很高的材料组合而成,例如石英管。加热过程我们主要是使用加热炉进行加热,也可以使用高频感应加热。