氮化硼 询问
氮化硼(Boron nitride)
CAS: 10043-11-5
化学式: BN
性质
氮化硼(BN)陶瓷存在着六方与立方结构两种BN材料。其中六方氮化硼的晶体结构具有类似的石墨层状结构，呈现松散、润滑、易吸潮、质轻等性状的白色粉末，又称“白色石墨”。理论密度2.27g/cm3；莫氏硬度为2。六方氮化硼是具育良好的电绝缘性，导热性，化学稳定性；无明显熔点，在0.IMPa氮气中3000℃升华，在惰性气体中熔点3000℃，在中性还原气氛中，耐热到2000℃，在氮气和氩中使用温度可达2800℃，在氧气气氛中稳定性较差，使用温度1000℃以下。六方氮化硼不溶冷水，水煮沸时水解非常缓慢并产生少量的硼酸和氨；与弱酸和强碱在室温下均不反应，微溶于热酸，用熔融的氢氧化钠，氢氧化钾处理才能分解。六方氮化硼的膨胀系数相当于石英，但导热率却为石英的10倍。BN既是热的良导体，又是电的绝缘体。它的击穿电压是氧化铝的4～5倍，介电常数是氧化铝的1/2。BN在超高压下性能稳定，BN是Zui轻的陶瓷材料。立方BN为闪锌矿结构，化学稳定性高，导热及耐热性能好，其硬度与人造金刚石相近，是性能优良的研磨材料。与金刚石相比，其Zui突出的优点在于高温下不与铁系金属反应，并且可以在1400℃的温度使用。
制法
合成氮化硼常见方法有硼酐法、卤化硼法、硼酸法、硼砂法、电弧等离子体法等。其中硼酐法是工业生产氮化硼的主要方法。通常制得的氮化硼是石墨型的六方氮化硼，石墨型氮化硼在高温(1800℃)、高压(800MPa)下可转变为金刚型立方氮化硼。
硼酐法 将B2 03与NH3于900～1200℃反应得到氮化硼粉末，由于该粉未中存在Bz03，使其性能受到影响，将该粉末在1400℃的NH3中连续氮化或在1800℃的Nz、Ar中处理后，即可得纯度高，结晶度好的氮化硼粉末。也可于石墨坩埚中在催化剂作用下，用石墨还原硼酐得到氮化硼。
气相合成法 卤化硼与氨反应生成中间物质氨基络合物，氨基络合物经900～1200℃高温处理得到氮化硼。在900～1200℃得到的氮化硼纯度较低，如果在1600～1900℃下处理氨基络合物则可得高纯氮化硼。
硼酸法 由硼酸与磷酸三钙等在氨气中加热制得。
用途
六方氮化硼具有类似于石墨的层状晶体结构，润滑性和导热性好，六方氮化硼也是合成立方氮化硼的原料。立方氮化硼则有优异的物理化学性能，硬度仅次于金刚石。立方氮化硼主要被用作耐火材料、超硬耐磨材料，由氮化硼加工制成的超硬材料，可制成高速切割工具和地质勘探、石油钻探的钻头。由于立方氮化硼还具有高导热性和良好的半导体特性，也是使用温度较高的半导体材料，广泛用于光电子、微电子领域。氮化硼可以用于制造TiB2/BN复合陶瓷，金属成型的脱模剂和金属拉丝的润滑剂及高温涂料，在抗熔融金属腐蚀的场合作为热增强添加剂、耐高温的绝缘材料。用作半导体硅掺杂源。在航空等工业可以用作航天航空中的热屏蔽材料，原子反应堆的结构材料，高压高频电及等离子弧的绝缘体。
