Meio diamante, meio boro - mas corta qualquer coisa

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Amostras dos cristais de diamante-boro, afiados para fazer ferramentas de corte de alto rendimento e baixo desgaste. [Imagem: Pei Wang et al. - 10.1063/1.4929728]

Duro para cortar

O diamante e o boro sempre estiveram presentes em todos os páreos em busca do título de material mais duro do mundo.

Agora os dois resolveram se unir para bater novos recordes e criar ferramentas capazes de cortar qualquer material industrial.

Pei Wang e seus colegas das universidades Sichuan (China) e Nevada (EUA) sintetizaram um híbrido de diamante e boro, um material superduro que promete melhor rendimento e maior durabilidade nas operações de corte e desbaste.

Liga de diamante e boro

Os diamantes são para sempre, exceto quando eles oxidam enquanto cortam metais como ferro, cobalto, níquel, cromo ou vanádio. O nitreto de boro cúbico é quimicamente mais inerte, mas apenas até cerca de metade da dureza do diamante.

Mas ninguém havia conseguido juntar os dois em busca do melhor de cada um.

"O diamante e o nitreto de boro cúbico poderiam facilmente formar ligas que podem potencialmente preencher a lacuna de desempenho por causa de sua afinidade nas redes atômicas e na característica de ligação covalente. Entretanto, a ideia nunca havia sido demonstrada na prática porque as amostras obtidas em estudos anteriores eram pequenas demais para que se pudesse testar seu desempenho prático," disse o professor Duanwei He.

Foi necessário então desenvolver uma nova técnica de síntese.

Corte em alta velocidade

O diamante e o nitreto de boro foram misturados de forma homogênea e aquecidos a vácuo a 1026º C durante duas horas. Sob alta pressão e ainda mais calor (1725º C), o material formou grânulos de 3,5 milímetros, que foram então polidos e afiados para formar ferramentas de corte.

A liga apresentou menor desgaste e um desempenho nas operações de corte em alta velocidade superior ao do boro e do diamante policristalinos disponíveis comercialmente. E o rendimento é ainda maior em determinados materiais, por exemplo, no corte de pedras ornamentais duras, como o granito.

Ainda que grânulos de 3,5 milímetros sejam grandes em termos de materiais usados para revestir ferramentas, a equipe pretende chegar à casa dos centímetros, quando eles consideram que a tecnologia estará pronta para ir ao mercado.

Bibliografia:

Diamond-cBN Alloy: a Universal Cutting Method
Pei Wang, Duanwei He, Liping Wang, Zili Kou, Yong Li, Lun Xiong, Qiwei Hu, Chao Xu, Li Lei, Qiming Wang, Jing Liu, Yusheng Zhao
Applied Physics Letters
Vol.: 107, 101901
DOI: 10.1063/1.4929728