Kubisk bornitrid (CBN) är en syntetisk kemisk förening som består av bor- och kväveatomer i ett ett-till-ett-förhållande. Till skillnad från andra typer av bornitrid, existerar det som ett kubiskt kristallgitter, med dess atomer arrangerade i en symmetrisk, kubformad struktur som den kristallina strukturen hos diamant. Dess materialegenskaper inkluderar extrem hårdhet, stabilitet under värme och överlägsen kemisk beständighet. Kubisk bornitrid är det näst hårdaste kända materialet efter diamant, vilket gör det användbart i en mängd olika industriella applikationer, där det ofta används som slip- eller skärverktyg.
Alla bornitridföreningar framställs syntetiskt, eftersom de inte finns i naturen. Processen börjar med borsyra, en förening av bor, syre och väte, eller med bortrioxid, som består av bor och syre. Endera av dessa föreningar kan reageras med urea eller ammoniak, som innehåller kväve, för att producera ett pulver av bornitrid. Pulvret kristalliseras genom intensiv värme för att bilda hexagonal bornitrid, som har en hexagonal kristallstruktur som är analog med grafit, en föregångare till syntetisk diamant. Hexagonal bornitrid värmebehandlas sedan under högt tryck för att bilda kubisk bornitrid.
CBN har flera fördelar som industrimaterial. Den är nästan lika hård som diamant, vilket gör den användbar för skärning och nötning av metaller och andra ämnen. Värmebeständigheten hos CBN är också ganska hög. Diamant börjar sönderdelas till koldioxid i luft vid cirka 1,472 800 °F (cirka 2,552 °C), medan kubisk bornitrid är stabil i luft upp till cirka 1,400 XNUMX °F (cirka XNUMX XNUMX °C). I industriella slipapplikationer och andra processer där intensiv värme genereras är CBN att föredra framför diamant.
En annan fördel med CBN som ett alternativ till diamant är dess kemiska stabilitet i närvaro av nickel, järn och relaterade ämnen. Diamant är lösligt i dessa metaller, vilket innebär att den reagerar kemiskt med dem och löser sig. Detta gör den värdelös som verktyg för att skära järn eller stål. CBN å andra sidan reagerar inte och kan därför användas för att skära dessa material.
Variationen av CBN som används i industriella skärverktyg är känd som polykristallin kubisk bornitrid (PCBN). PCBN tillverkas genom att sintra kubiska bornitridpartiklar med keramik. Vid sintring placeras bornitriden i en ugn under hög värme och tryck som binder den med keramiken och smälter samman till den extremt hårda substansen som används för slipning och skärning.