Bor karbür, endüstriyel, savunma sanayi ve nükleer enerji santrallerinde kullanımı olan ve kullanımı her geçen gün artan kimyasal bileşendir. Bor karbürden sertlik değeri yüksek, korozyon çeşitlerine karşı direnci olan, yüksek ısıya dayanıklı, hafif ve sağlam zırhlar üretilmektedir. Bor karbür ileri teknolojik seramik ham maddesidir ve diğer geleneksel zırh malzemeleri ile karşılaştırıldığında %70 civarında hafiflik gösterir. Savunma sanayisinde hafifliğin ön planda olduğu yelek ve helikopter zırhlarında da kullanımı görülmektedir. Yerli ve milli olan Altay tankında çelik zırhta da bor karbür bulunmaktadır. Endüstriyel olarak çeliklere sertlik ve aşınmaya karşı direncini arttırması amacıyla, kaynak elektrotlarında aşınmaya karşı direnci arttırması amacıyla, aşındırıcılar ve zımparalarda katkı maddesi olarak kullanılırlar. Bor karbür, demir ve alaşımlı metallerin yüzeylerine difüzyon yardımı ile koruma amaçlı kaplanır. Ayrıca ağır işlerde kullanılmak için çok daha avantajlıdır ve diğer malzemelere göre çok sert yapıdadır.
Nükleer enerji santrallerinde bor karbür, yakıt yükleme çubuğu ve radyasyondan korunmak için kullanılırlar. Nükleer enerjinin önemi ile bor karbürün bu alanda kullanımı da artmaktadır.Nükleer santrallerin boru hatlarında bor alaşımları kullanılır. Ülkemiz de bor karbür üretimi ile ilgili çalışmaların sonuçlarından birisi de Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü’nde 2015 yılında bor karbürden yapılan kurşun geçirmez yelektir.
Bor Karbürün Özellikleri
Bor karbür, yüksek sertlik, yüksek elastisite modülü, yüksek sıcaklık dayanımı ve korozyona karşı dirençli olması nedeniyle çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılan bir malzemedir. Bor karbürün sertliği, elmasın ardından ikinci sırada gelir ve metal işleme, kesme ve delme gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılan aletlerde yüksek sertlik gereksinimleri için idealdir.
Bor karbür ayrıca yüksek elastisite modülüne sahiptir, yani malzemenin bükülmesi veya deformasyonu sonucu elastik gerilimlerin ortaya çıkmasıdır. Bu özellik, bor karbürün yüksek basınç ve yüksek sıcaklık altındaki uygulamalarda kullanılmasını mümkün kılar.
Bor karbür aynı zamanda korozyona karşı dirençlidir. Bu özellik, bor karbürün kimyasal olarak agresif ortamlarda kullanılmasına olanak tanır. Örneğin, bor karbür, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altındaki asitik ortamlarda kullanılabilir.
Bor Karbürün Sentezi
Bor karbür, bor ve karbon bileşenlerinden oluşur. Bor ve karbon arasındaki bağlar oldukça güçlüdür ve yüksek sıcaklık ve basınç gerektirir. Bor karbür sentezi için yaygın olarak kullanılan kimyasal yol, borik asit ve karbonun yüksek sıcaklıkta reaksiyona sokulmasıdır. Bu reaksiyon, borik asidin karbon ile tepkimesiyle bor karbürün oluşmasına neden olur. Bu yöntem, düşük sıcaklıkta gerçekleştirilebilir, ancak yüksek saflıkta bor karbür elde etmek zordur.
Fiziksel yöntemler, plazma veya yüksek enerjili ışınların kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Plazma yöntemi, yüksek sıcaklık ve basınç gerektirir ve bu nedenle yüksek kaliteli bor karbür üretmek için kullanılır. Yüksek enerjili ışınlar kullanılarak bor karbür üretmek için, bor ve karbon bileşenleri yüksek enerjili ışınlarla bombardıman edilir ve bu sayede bor karbür molekülleri oluşur. Bu yöntem, düşük sıcaklıkta gerçekleştirilir ve yüksek saflıkta bor karbür elde edilebilir.
Bor karbür sentezi için diğer yöntemler arasında sıvı veya gaz fazlı reaksiyonlar, kimyasal buhar biriktirme, kısa devre elektrik arkı deşarjı, sıcak presleme ve sinterleme yer almaktadır. Bu yöntemlerin her biri, farklı özelliklere sahip bor karbür üretmek için kullanılır.
Bor Karbür Nerelerde Kullanılır?
Bor karbür, özellikle yüksek sıcaklık ve yüksek mukavemet gerektiren endüstriyel uygulamalar için önemli bir malzemedir. Bu makalede, bor karbürün kullanıldığı çeşitli endüstriyel alanlar hakkında daha ayrıntılı bilgi verilecektir.
- Metalurji: Bor karbür, yüksek sıcaklık dayanımı, yüksek sertlik ve kimyasal direnç özellikleri sayesinde metalurji endüstrisinde önemli bir malzemedir. Özellikle döküm kalıpları ve sıcak bıçaklar gibi yüksek sıcaklıkta çalışan uygulamalarda kullanılır.
- Savunma Sanayii: Bor karbür, zırh plakaları, tank zırhları ve diğer savunma amaçlı malzemelerde kullanılır. Yüksek sertlik ve aşınma direnci sayesinde, mermi delme ve patlayıcı hasarına karşı dayanıklıdır.
- Otomotiv Sanayii: Bor karbür, otomotiv endüstrisinde sıcaklık dayanımı ve yüksek sertlik özellikleri nedeniyle kullanılır. Özellikle, fren balataları, yakıt pompaları ve dişli kutuları gibi aşınma direnci gerektiren parçaların yapımında kullanılır.
- Elektronik: Bor karbür, yüksek sıcaklık dayanımı, yüksek sertlik ve elektriksel iletkenlik özellikleri sayesinde elektronik endüstrisinde kullanılır. Özellikle, yüksek güçlü yarıiletkenler, yüksek frekanslı mikroçipler ve yüksek güçlü LED’lerin yapımında kullanılır.
- Madencilik: Bor karbür, madencilik endüstrisinde özellikle sondaj ekipmanlarında kullanılır. Yüksek sertlik, aşınma direnci ve kimyasal direnç sayesinde, sondaj kafalarının ve diğer aletlerin yapımında kullanılır.
Sonuç olarak, bor karbürün özellikle yüksek sıcaklık dayanımı, yüksek sertlik ve aşınma direnci özellikleri nedeniyle birçok endüstriyel uygulamada kullanıldığı görülmektedir. Özellikle savunma, otomotiv, metalurji, elektronik ve madencilik endüstrilerinde önemli bir malzeme olarak yer almaktadır.
Kaynakça
http://www.boren.gov.tr/tr/haber/kursun-gecirmez-bor-karbur-zirh
Yorumlar