立方氮化硼熔點為3000°,硬度僅次于金剛石,
立方氮化硼的化學組成為43.6%B和56.4%N。主要雜質有SiO2、B2O3、Al2O3、Fe、Mg、Ca等。
立方氮化硼的熱穩定性和對鐵族元素及其合金的化學惰性明顯優于金剛石。金剛石在500~700℃時就開始氧化,且由于反應產物是氣體(CO2),金剛石的破壞會繼續直到消耗完為止。CBN在800℃以上開始與空氣或氧氣發生作用生成B2O3!
CBN的硬度雖比金剛石低,但由于其與含鐵黑色金屬的化學惰性和較好的熱穩定性,使其金屬磨除率達到金剛石的10倍,很快地解決了淬火鋼等硬而韌的難磨金屬材料的加工問題。這也是CBN得以較快發展的原因。
立方氮化硼的合成
CBN是由六方BN和觸媒在高溫高壓下合成的,是繼人造金剛石問世后出現的又一種新型高新技術產品。C- BN有單晶體和多晶燒結體兩種。單晶體是把CBN和觸媒在壓力為3000~8000MPa、溫度為800~1900C范圍內制得。CBN晶形有四面體截錐八面體、歪晶和雙晶等。工業生產的CBN有黑色、琥珀色和表面鍍金屬的,顆粒尺寸通常在1mm以下。CBN具有很高熱穩定性和化學惰性,以及良好透紅外性和較寬禁帶寬度等優異性能,CBN熱穩定性遠高于金鋼石,對鐵系金屬元素有較大化學穩定性。
(1)在較早時期,人們常用高溫高壓法合成,通過溫度高于1000多攝氏度,壓強也在極高的情況下由六方氮化硼轉化為立方氮化硼。隨著科技的不斷發展完善中,人們發現催化劑對于這個轉化起著重大的作用,通過催化劑可以大大的降低所需要的壓強和溫度。而在氮化硼的轉化實驗中我們常用的催化劑有堿,堿土金屬,無機氟化物、硼酸銨鹽等。
在不斷的實驗過程中,我們發現,用硼酸氨鹽為催化劑時轉化過程中所需要的壓強和溫度最低。即使我們已經使用了催化劑降低轉化過程中的條件,但是整個實驗過程中所需對于溫度和壓強的要求依舊還是很高。因此我們對于轉化過程中所需要的實驗設備要求也是非常高,由于設備極其復雜,成本也非常大,這對于工業上的應用則受到限制。
(2)化學氣象合成法。隨著科技的發展,我們開始使用等離子體技術。通過等離子體的技術的應用,我們可以在溫度、壓強較低的情況下制備立方氮化硼。這種方法制作立立方氮化硼所需要的設備并不復雜,制作工藝也較為簡單,因此這種方法的應用也就比較廣泛。
目前為止,已經出現了許多種氣相沉積方法。傳統的說法,我們主要使用的是熱化學氣相沉積。實驗裝置也都是由耐熱程度很高的材料組合而成,例如石英管。加熱過程我們主要是使用加熱爐進行加熱,也可以使用高頻感應加熱。