Bor Karbür (B4C)
Bor karbür (B4C), çok sert bir bor-karbon seramik ve kovalent malzemedir. Madde tank zırhı, kurşun geçirmez yelekler, motor sabotaj tozlarının içinde olduğu çok sayıda endüstriyel uygulama alanına sahiptir. Vickers sertliği 30 GPa’dan fazla olan bor karbür, kübik bor nitrür ve elmasın ardından bilinen en sert malzemelerden biridir.
Bor Karbür Tarihçesi
Bor karbür bileşiği, ilk olarak 1934’ te keşfedilmiştir. Bu tarihten sonra bor karbürün değişik formüllerde olduğu ileri sürülmüş ancak bunlar diğer araştırıcılar tarafından doğrulanamamıştır. 1950’ lerden sonra, bor karbürün yapısı ve özellikleri üzerine yoğun araştırmalar yapılmıştır. Podzsuz, amonyağın borik oksit ile tepkimesi sonucu saf bor nitrürü elde etmiştir. Bor karbür de aynı yöntem ile karbonla harmanladıktan sonra yüksek sıcaklıkta elde edilebilmektedir. Bu araştırmacı, bu işlemler sonrasında B4C veya B5C elde ettiğini iddia etmiştir.
Bor Karbür Sentezlenmesi
Bor karbür; bor oksit (B2O3 ) veya borik asidi (H3BO3 ), elektrik ark fırınlarında (2500 °C) uygun sıcaklık ortamında karbon ile indirgemek suretiyle elde edilmektedir.
2 B2O3 + 7 C —-► B4C + 6 CO
4 H3BO3 + 7 C —-► B4C + 6 CO + 6 H2O
Bor karbürün Sentezi Tepkime endotermik olup, mol başına 1812 kJ veya 9.1 kWh/kg enerji gerektirmektedir. Bu genellikle elektrik ark fırınlarında 1500-2500 °C sıcaklık anlamına gelmektedir. Yani bir ton bor karbürün sentezi için gerekli olan enerji 9100 kWh tır. Tepkime sonucunda bor karbürün çıkış bileşiğine olan oranı: ¼ kadardır. Yani bir birim bor karbür elde etmek için dört birim çıkış bileşiği kullanmak gerekmektedir.
4 BCl3 + 6 H2 + C (fiber) —————-► B4C (fiber) + 12 HCl
Bor Karbürün Kullanım Alanları
Makine ve çalışma aletleri yüzeylerinin işlemesi için kullanılmaktadır .
Başta kesim plakaları olmak üzere, anaç taşlar, her türlü matrisler, soğuk çekilmiş aletler, akıcı baskı aletleri, demircilik, matkap uçları, ok dövme keskisi, valfler, valf yatakları, piston ringleri, silindir düğmeler, silindir burçlar, silindirik yüzeyler, dişli mekanizmalar, rulman yatakları, salmastra kutuları, püskürtmeli pompalar, sertleştirilmiş oturak yüzeyleri, suni malzeme pres kalıpları, her türlü eğitim alet ve kesiciler, rendeler, frezeler, krank miller ve diferansiyaller gibi alanlarda yüzey işlenmesinde kullanılmaktadır.
Seramikler ve sert çalışma malzemelerinin işlenmesinde kullanılmaktadır(Lopçuklar ve Testereler gibi ). Örneğin; oksitli olmayan seramikler (Si3N4 , SiC,), oksitli seramikler (Al2O3 ,ZrO2 ), mineraller, kuars, doğal ve sentetik taşlar, optik camlar gibi.
Ultrason delinmeler için kullanılmaktadır .
Cam, seramik, silisiyum ve minerallerin işlenmesi için gerekli delinme ortamı sağlamaktadır.
Metal matriks kompozitelerinde kullanılmaktadır.
Ne-Metallerin partüküllerinin güçlenmesinde kullanılmaktadır.
Antioksidant olarak kullanılmaktadır.
Metallurji ve ateşe dayanıklı alanlarda içinde bağlayıcı olarak karbon bulunan refraktörlerde karbonun oksitlenmesini önlemek için yani antioksidant olarak kullanılmaktadır.
Bor karbür termik nötronların absorbsiyonunda ve aynı zamanda nükleer kalkan ve kontrol çubukları ve şut daldırma peletlerinde kullanılmaktadır.
Termik nozül olarak kullanılmaktadır . Örneğin; kum ve alümina püskürtme nozülleri imalatlarında kullanılmaktadır.
İyi bir aşındırıcıdır . Aşındırıcılığı iyidir fakat pahalı olduğu için tercih edilmemektedir.
Yüksek randımanlı seramikler için hammadde olarak kullanılmaktadır.
Mühendislik ve seramikli yapı parçaları imalatı için gerekli olan bir hammaddedir.
Bor karbürün izostatik preslemesi zırh malzemesi üretiminde kullanılmaktadır.