O que é carboneto de boro?

(O que é carboneto de boro?)

O que é carboneto de boro?

O carboneto de boro é um cristal preto metálico brilhante, comumente conhecido como diamante negro, que é um tipo de produto em pó feito de ácido bórico como principal matéria-prima, adicionando materiais carbonáceos como coque de petróleo, fundição e britagem em alta temperatura. Pertence a materiais superduros, bem como diamante e nitreto de boro cúbico.

O carboneto de boro é insolúvel em água e solventes orgânicos, tem forte estabilidade química, é resistente à corrosão ácida e alcalina e não reage com quase todas as soluções ácidas e alcalinas. O carboneto de boro também tem as seguintes características: grande seção transversal de captura de nêutrons térmicos, forte capacidade de absorção de nêutrons, por isso é chamado de absorvedor de nêutrons, semicondutor, etc.

Propriedades do carboneto de boro

O carboneto de boro (B4C) é preto acinzentado e é um material artificial muito duro. Sua dureza Mohs é 9.3 e sua microdureza é 5500~6700kg/mm2, perdendo apenas para o diamante e o nitreto de boro cúbico. A estrutura cristalina do carboneto de boro é cristal hexagonal. A densidade é 2.52g/cm3. O ponto de fusão é 2450 ℃, e ele se decompõe e volatiliza rapidamente quando a temperatura é maior que 2800 ℃. Seu coeficiente de expansão linear é 4.5 × 10-6 / ℃ e sua condutividade térmica é 121.42 W (m ·K) e 62.80 W / (m ·K), respectivamente. Sua resistividade é 0.44 (20 ℃) ​​Ω cm e 0.02 (500 ℃) Ω cm. O carboneto de boro é resistente à corrosão ácida e alcalina e não é molhado com a maioria dos metais fundidos e tem alta estabilidade química. O carboneto de boro pode resistir à oxidação do ar a 1000 ℃, mas é fácil de ser oxidado acima de 900C em atmosfera oxidante. O pó de carboneto de boro tem uma capacidade de moagem muito alta, que é 50% maior do que a do carboneto de silício e 1/2 vezes maior do que a do coríndon. O pó de carboneto de boro é um excelente material de moagem e material resistente ao desgaste.

Para que é usado o carboneto de boro?

O carboneto de boro pode ser usado como abrasivo e matéria-prima para a fabricação de ferramentas abrasivas. É adequado para retificação, polimento, perfuração e outros processamentos de todos os tipos de ferramentas de carboneto cimentado, moldes, peças, componentes e pedras preciosas. O carboneto de boro pode ser transformado em pasta de retificação e pasta de polimento com quantidade apropriada de óleo ou água como lubrificante. O carboneto de boro também pode ser usado como matéria-prima para a fabricação de boreto metálico, liga de boro, aço de boro e assim por diante. Além disso, em necessidades especiais, pode ser usado para fabricar produtos prensados ​​a quente de carboneto de boro como componentes resistentes ao desgaste e a altas temperaturas, como bicos, anéis de vedação, giroscópios, peças petroquímicas, bem como componentes leves e de alta resistência em engenharia militar e barras de controle de reatores atômicos.

Síntese de Carboneto de Boro

O método industrial de sintetizar carbeto de boro é reduzir anidrido bórico com excesso de carbono. O princípio é:

2B2O3+7C B4C+6CO.

A reação sintética pode ser realizada em forno de resistência ou forno de arco elétrico. Um método melhor é aquecer a mistura de anidrido de boro e carbono para preparar carboneto de boro em um forno de resistência a uma temperatura de decomposição menor do que a do carboneto de boro. O carboneto de boro sintetizado por este método contém pouco carbono livre e, às vezes, algum boro livre. Ao derreter no forno de arco elétrico, porque a temperatura do arco é bastante alta, e o carboneto de boro começa a se decompor em fase rica em carbono e boro a 2200 ℃, o boro irá volatilizar do espaço de reação em alta temperatura, de modo que o produto final da reação contém muito carbono livre. A qualidade é ruim.

O processo de produção de fusão a arco para carboneto de boro é mostrado na figura 1. Usando ácido bórico (fração de massa > 92%), grafite artificial (fração de massa de carbono fixo > 95%) e coque de pedra (fração de massa de carbono fixo > 85%), a fórmula de reação é sintetizada de acordo com o cálculo da fórmula de reação:

4H3BO3+7C=B4C+6CO+6H2O.

Entre eles, 50% de grafite artificial e 50% de coque de petróleo. Considerando fatores como volatilização em alta temperatura e oxidação da fusão a arco, a adição de ácido bórico é 2% maior que o valor calculado, e a adição de grafite artificial e coque de petróleo é 3% e 4% maior que o valor calculado. Depois que os três tipos de matérias-primas foram uniformemente misturados no moinho de bolas, a reação de redução e carbonização foi realizada em um forno a arco de eletrodo duplo monofásico ou um forno a arco trifásico. A temperatura de fusão a arco foi controlada em 1700-2300 ℃. No processo de fundição, é melhor alimentar em lotes para cobrir o arco para obter a fundição a arco fechado. Após a fusão, o fundido é resfriado em negro de fumo ou eletrodos de carbono e, em seguida, o volume é esmagado em pedaços de 50 mm com um martelo. Em seguida, de acordo com o formato da seção transversal dos fragmentos, os blocos não qualificados de superqueima e queima bruta são selecionados. De acordo com a experiência, a seção transversal do bloco de queima bruta é branca ou cinza; a seção transversal do bloco superqueimado é como flocos de grafite ou corpo de fusão poroso; todos aqueles com seção transversal densa semelhante à seção de estrias de coque metalúrgico ou seção de grãos de areia são blocos qualificados, a fração de massa de carboneto de boro é de 94% a 97% e a fração de massa de carbono livre é inferior a 1.5%. O bloco qualificado é então embebido em água quente e vaporizado e, em seguida, lavado com água para remover ácido bórico, anidrido bórico e substâncias de carbono aderidas a ele. Lave e seque os pedaços e, em seguida, triture-os na peneira de 2.362 mm. Mais moagem grosseira e moagem fina podem ser realizadas em um moinho de bolas rotativo ou um moinho de bolas vibratório, com menor tempo de moagem grosseira e maior tempo de moagem fina. A mistura de ferro no processo de moagem de bolas pode ser lavada e removida por ácido sulfúrico quente a 80 ℃. A quantidade de ácido sulfúrico é de 30% do material. A remoção do ferro por decapagem é realizada no tanque de decapagem. Primeiro adicione o material, depois adicione ácido, depois adicione 60 'de água, misture com polpa de folhas e aqueça com vapor para melhorar a velocidade da reação. Após decapagem e imersão por 12 horas, dilua com água, areje e mexa. Após segurar por mais 12 horas, remova o ácido e enxágue para neutro com água. Finalmente, os materiais purificados são classificados em diferentes tamanhos de partículas com ponto e vírgula de sedimentação e ponto e vírgula de lavagem em série. O ponto e vírgula de sedimentação é para dividir o abrasivo fino no pó fino de W35 ~ W40, e o ponto e vírgula de lavagem em série é para dividir o abrasivo grosso nas partículas grossas de W4012000. O ponto e vírgula de sedimentação é o pó abrasivo fino que é dividido em pó abrasivo fino e ponto e vírgula de lavagem com água. Se as partículas grossas forem classificadas posteriormente, 120 partículas podem ser divididas em 100, 80, 70, 60 e mais partículas grossas pelo método de triagem.

Preço do carboneto de boro

O preço é influenciado por muitos fatores, incluindo oferta e demanda no mercado, tendências do setor, atividade econômica, sentimento do mercado e eventos inesperados.

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