Cubic Boron Nitride (c-BN) là dạng tinh thể lập phương của Boron Nitride, được tổng hợp dưới áp suất và nhiệt độ cực cao (tương tự quy trình tạo ra kim cương nhân tạo).

Trong thế giới vật liệu, c-BN được mệnh danh là “vật liệu siêu cứng” và là đối thủ trực tiếp của kim cương trong các ứng dụng công nghiệp nặng.

• Tại sao c-BN được gọi là “Siêu vật liệu”?

Dù kim cương là vật liệu cứng nhất thế giới, nhưng nó có hai điểm yếu lớn: dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao và phản ứng hóa học với sắt. c-BN ra đời để khắc phục hoàn toàn những nhược điểm này.

• Độ cứng cực cao: Chỉ đứng sau kim cương. Nó có thể cắt gọt hầu hết các loại thép cứng mà các loại gốm khác như Alumina hay SiC gặp khó khăn.
• Độ bền nhiệt phi thường: c-BN giữ được độ cứng và cấu trúc ở nhiệt độ lên đến 1.400°C, trong khi kim cương bắt đầu bị carbon hóa (biến thành than chì) ở khoảng 700°C – 800°C.
• Tính trơ hóa học với kim loại đen: Đây là ưu điểm lớn nhất. c-BN không phản ứng với sắt, niken hay các hợp kim thép ở nhiệt độ cao. Điều này cho phép nó mài mòn và cắt gọt thép mà không bị mòn hóa học nhanh chóng như kim cương.
  • Ứng dụng thực tế trong sản xuất

c-BN thường được sản xuất dưới dạng hạt mài hoặc các lớp phủ trên dụng cụ cắt:

Công nghiệp cơ khí chính xác

• Dụng cụ cắt gọt (PCBN): Các mảnh dao tiện (inserts) làm từ c-BN đa tinh thể (PCBN) chuyên dùng để gia công thép đã tôi cứng (Hard turning), gang đúc và các hợp kim siêu bền trong ngành hàng không.
• Đá mài (c-BN Wheels): Dùng để mài các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cực cao như trục cam, trục khuỷu động cơ ô tô, bánh răng và lòng súng.

Lớp phủ chống mài mòn

• Sử dụng để phủ lên bề mặt các bộ phận máy móc thường xuyên phải chịu ma sát và nhiệt độ cao, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị lên gấp nhiều lần.

• So sánh c-BN và Kim cương (Diamond)

Khi lựa chọn dụng cụ sản xuất, bạn có thể dựa vào bảng so sánh này:

• Lợi ích kinh tế khi ứng dụng c-BN

Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cho dụng cụ c-BN cao hơn nhiều so với thép gió hay hợp kim cứng (carbide), nhưng nó mang lại lợi nhuận lớn nhờ:

1. Tốc độ gia công: Cho phép cắt gọt ở tốc độ rất cao, giảm thời gian sản xuất.
2. Độ chính xác: Giữ được kích thước dụng cụ ổn định lâu dài, giúp sản phẩm ra lò đồng nhất về chất lượng.
3. Chi phí thay thế: Tuổi thọ dao dài hơn giúp giảm thời gian dừng máy để thay dao.