Le nitrure de bore cubique (CBN) est un composé chimique synthétique composé d’atomes de bore et d’azote dans un rapport de un pour un. Contrairement à d’autres types de nitrure de bore, il existe sous la forme d’un réseau cristallin cubique, avec ses atomes disposés dans une structure symétrique en forme de cube comme la structure cristalline du diamant. Ses propriétés matérielles incluent une dureté extrême, une stabilité à la chaleur et une résistance chimique supérieure. Le nitrure de bore cubique est le deuxième matériau le plus dur connu après le diamant, ce qui le rend utile dans une grande variété d’applications industrielles, où il est souvent utilisé comme abrasif ou outil de coupe.
Tous les composés de nitrure de bore sont produits synthétiquement, car ils ne se trouvent pas dans la nature. Le processus commence avec de l’acide borique, un composé de bore, d’oxygène et d’hydrogène, ou avec du trioxyde de bore, qui est composé de bore et d’oxygène. L’un ou l’autre de ces composés peut être mis à réagir avec de l’urée ou de l’ammoniac, qui contiennent de l’azote, pour produire une poudre de nitrure de bore. La poudre est cristallisée par une chaleur intense pour former du nitrure de bore hexagonal, qui a une structure cristalline hexagonale analogue à celle du graphite, un précurseur du diamant synthétique. Le nitrure de bore hexagonal est ensuite traité thermiquement sous haute pression pour former du nitrure de bore cubique.
Le CBN présente plusieurs avantages en tant que matériau industriel. Il est presque aussi dur que le diamant, ce qui le rend utile pour la coupe et l’abrasion des métaux et autres substances. La résistance à la chaleur du CBN est également assez élevée. Le diamant commence à se décomposer en dioxyde de carbone dans l’air à environ 1,472 800 °F (environ 2,552 °C), tandis que le nitrure de bore cubique est stable dans l’air jusqu’à environ 1,400 XNUMX °F (environ XNUMX XNUMX °C). Dans les applications de meulage industriel et autres processus où une chaleur intense est générée, le CBN est préféré au diamant.
Un autre avantage du CBN comme alternative au diamant est sa stabilité chimique en présence de nickel, de fer et de substances apparentées. Le diamant est soluble dans ces métaux, ce qui signifie qu’il réagit chimiquement avec eux et se dissout. Cela le rend inutile comme outil pour couper le fer ou l’acier. Le CBN, en revanche, ne réagit pas et peut donc être utilisé pour couper ces matériaux.
La variété de CBN utilisée dans les outils de coupe industriels est connue sous le nom de nitrure de bore cubique polycristallin (PCBN). Le PCBN est fabriqué en frittant des particules de nitrure de bore cubique avec de la céramique. Lors du frittage, le nitrure de bore est placé dans un four à haute température et pression qui le lie à la céramique, fusionnant en la substance extrêmement dure utilisée pour le broyage et la découpe.