Nanomalzeme, Metal Tozları, Nano Metal Tozları, Aşındırıcı Tozlar, Karbürler

Bor, atom numarası 5 ve kimyasal sembolü B olan kimyasal elementtir. Bor bir yarı metaldir. Gerek Güneş Sistemi’nde gerek Dünya’nın kabuğunda düşük miktarlı bir elementtir. Buna rağmen, doğada rastlanan bileşiklerinin suda çözünürlüğü nedeniyle belli yerlerde yüksek yoğunlukta bulunabilir.

 

Simge: B

Atom numarası: 5

Atom kütlesi: 10,811 u

CAS numarası: 7440-42-8

Elektron konfigürasyonu: [He] 2s22p1

Erime noktası: 2.076 °C

 

Saflık derecesi yüksek (99,99%) kristalize Bor, elektronik yapı elemanları ve yarı iletkenlerde kullanılır.Yine kristalize borun tel seklindeki kristalleri uçak sanayi ve uzay taşıtlarında bulunan sentetik malzemelerde ve hafif madenlerde (alaşım) elyaf kuvvetlendiricisi olarak kullanılmaktadır.

 

Amorf Bor havai fişeklerin karışımında veya katı roket yakıtlarında katkı maddesi olarak kullanılır. Demirle alaşımı (ferrobor) sonucu sertlik derecesi çok yüksek çeliklerin imalatına olanak sağlar. Bu alaşımlar Bor B10 isotopuyla beraber atom reaktörlerinde nötron absorbanı olarak da kullanimaktadir. Karbon ile kullanımda borkarbit elde edilir (sertlik: 9,3), Alüminyum ile de kadretik Bor (bor elması, AIB12) elde edilir ki her ikisinin de yüksek sertlik dereceleri doğrultusunda taslama, bilyeleme malzemeleri veya aşınmaya dayanıklı parçalar olarak, örneğin kum püskürtme memesi yapımında, kullanılırlar. İzolasyon (yalıtım) ve ağartma malzemeleri (Perborate) imalatlarındaki kullanımları nedeniyle bor bileşiklerinden Borik asid B2O3 ve Sodyumtetraborad Na2B4O7 (Borax) teknik açıdan önemlidirler.

 

Elementer Bor’un Kullanıldığı Önemli Uygulamalar

·         Roket yakıtlarında kompozit (katkı maddesi),

·         İnce taneli inşaat çeliğine alaşım ilavesi,

·         Nükleer yakıtların muhafazası için kullanılan çeliğe kompozit,

·         Nikel esaslı alaşımlar,

·         Bakırın deoksidasyonu,

·         Helikopter pervaneleri, tenis raketleri, golf sopası, (kristalize Bor ve borfibrin),

·         Bombardıman uçaklarındaki kaplama (yetersiz radar yankısı),

·         Havai fişekler ve işaret fişeklerinde (kuvvetli yeşil ışığından dolayı),

·         Silisyuma p-aşılanması,

·         Atom reaktörlerindeki kontrol çubuklarında (Ferrobor ve 10B),

·         Radyasyona dayanıklı kıyafetlerde,

·         Gübrelerde,

·         Uçak yakıtlarının temizlenmesinde.

 

 

Bor Bileşiklerinin Kullanıldığı Önemli Uygulamalar

·         Çamaşır tozları (Perborate),

·         Termik izolasyon (Bor silisyum fibrinleri),

·         Işık dalgası iletkenleri,

·         Isıya dayanıklı borsilikat camlar (Pyrex, Duran),

·         Seramik vernikleme (sırlama),

·         Bitki koruma (haşarata karsı) malzemeleri,

·         Fren ve debriyaj balataları,

·         Zırh ve kursun geçirmez yelekler,

·         Lehim kullanımında (borik asit),

·         Tahta koruma ürünlerinde (az zehirli olusundan),

·         Aleve dayanaklılığından dolayı platinlerde,

·         UV isini absorberi olarak güneş yağlarında,

·         Hava yastıklarında ateşleyici (Bornitrat karışımı),

·         Kanser tedavisinde terapi metodu (Boron Neutron Capture Therapie, BNCT).

 

Bor çok geniş ve çeşitli alanlarda ticari olarak kullanılan bor mineralleri ve ürünlerinin kullanım alanları giderek artmaktadır. Üretilen bor minerallerinin  %  10’a yakın bir bölümü doğrudan mineral olarak tüketilirken geriye kalan kısmı bor ürünleri elde etmek için kullanılmaktadır. Bor mineralleri ve ürünlerinin kullanıldığı sanayi dallarına aşağıdaki gruplarda toplamak mümkündür.

 

Cam Sanayi Bor, pencere camı, şişe camı v.b. sanayilerde ender hallerde kullanılmaktadır. Özel camlarda ise borik asit vazgeçilemeyen bir unsur olup, rafine sulu/susuz boraks, borik asit veya kolemanit/boraks gibi doğal haliyle kullanılmaktadır. Çok özel durumlarda potasyum pentaborat ve bor oksitler kullanılmaktadır. Bor, ergimiş haldeki cam ara mamulüne katıldığında onun viskozitesini arttırıp, yüzey sertliğini ve dayanıklılığını yükselttiğinden ısıya karşı izolasyonunun gerekli görüldüğü cam mamullerine katılmaktadır.

 

Seramik Sanayi Emayelerin vizkozitesini ve doygunlaşma ısısını azaltan borik oksit %  20’ye kadar kullanılabilmektedir. Özellikle emayeye katılan hammaddelerin %  17-32’si borik oksit olup, sulu boraks tercih edilir. Bazı hallerde borik oksit veya susuz boraks da kullanılır. Metalle kaplanan emaye onun paslanmasını önler ve görünüşüne güzellik katar. Çelik, alüminyum, bakır, altın ve gümüş emaye ile kaplanabilir. Emaye aside karşı dayanıklılığını arttırır. Mutfak aletlerinin çoğu emaye kaplamalıdır. Banyolar, kimya sanayi teçhizatı, su tankları, silahlar v.b. de kaplanır. Seramiği çizilmeye karşı dayanıklı kılan bor %  3-24 miktarında kolemanit halinde sırlara katılır.

 

Temizleme ve Beyazlatma Sanayi Sabun ve deterjanlara mikrop öldürücü (jermisit) ve su yumuşatıcı etkisi nedeniyle %  10 boraks dekahidrat ve beyazlatıcı etkisini artırmak için toz deterjanlara %  10-20 oranında sodyum perborat katılmaktadır.Çamaşır yıkamada kullanılan deterjanlara katılan sodyum perborat (NaBO2H2O2.3H2O) aktif bir oksijen kaynağı olduğundan etkili bir ağartıcıdır.

 

Yanmayı Önleyici (Geciktirici) Maddeler Borik asit ve boratlar selülozik maddelere, ateşe karşı dayanıklılık sağlarlar. Tutuşma sıcaklığına gelmeden selülozdaki su moleküllerini uzaklaştırırlar ve oluşan kömürün yüzeyini kaplayarak daha ileri bir yanmayı engellerler. Bor bileşikleri plastiklerde yanmayı önleyici olarak giderek artan oranlarda kullanılmaktadır. Bu amaç için kullanılan bor bileşiklerinin başında çinko borat, baryum metaborat, bor fosfatlar ve amonyum fluoborat gelir.

 

Tarım Bor mineralleri bitki örtüsünün gelişmesini artırmak veya önlemek maksadıyla kullanılmaktadır. Bor, değişken ölçülerde, birçok bitkinin temel besin maddesidir. Bor eksikliği görülen bitkiler arasında yumru köklü bitkiler (özellikle şeker pancarı) kaba yoncalar, alfa alfalar, meyve ağaçları, üzüm, zeytin, kahve, tütün ve pamuk sayılmaktadır. Bu gibi hallerde susuz boraks ve boraks pentahidrat içeren karışık bir gübre kullanılmaktadır. Bu da, suda çok eriyebilen sodyum pentaborat (NaB5O8.5H2O) veya disodyum oktaboratin (Na2B8O13) mahsulün üzerine püskürtülmesi suretiyle uygulanmaktadır.Bor, sodyum klorat ve bromosol gibi bileşiklerle birlikte otların temizlenmesi veya toprağın sterilleştirilmesi gereken durumlarda da kullanılmaktadır.

 

Metalurji Boratlar yüksek sıcaklıklarda düzgün, yapışkan, koruyucu ve temiz, çapaksız bir sıvı oluşturma özelliği nedeniyle demir dışı metal sanayinde koruyucu bir cüruf oluşturucu ve ergitmeyi hızlandırıcı madde olarak kullanılmaktadır.Bor bileşikleri, elektrolit kaplama sanayinde, elektrolit elde edilmesinde sarf edilmektedir. Borik asit nikel kaplamada, fluoboratlar ve fluoborik asitler ise; kalay kursun, bakır, nikel gibi demir dişi metaller için elektrolit olarak kullanılmaktadır.Alaşımlarda, özellikle çeliğin sertliğini artırıcı olarak kullanılmaktadır. Bu konuda ferrobor oldukça önem kazanmıştır. Çelik üretiminde 50 ppm bor ilavesi çeliğin sertleştirilebilme niteliğini geliştirmektedir.

 

Nükleer Uygulamalar Atom reaktörlerinde borlu çelikler, bor karbürler ve titan bor alaşımları kullanılır.Paslanmaz borlu çelik, nötron absorbanı olarak tercih edilmektedir. Yaklaşık her bir bor atomu bir nötron absorbe etmektedir. Atom reaktörlerinin kontrol sistemleri ile soğutma havuzlarında ve reaktörün alarm ile kapatılmasında (B10) bor kullanılır.

 

Diğer Kullanım Alanları Ahşap, malzeme prezervasyonu için sodyum oktaborat kullanılır. % 30’luk sodyum oktaborat çözeltisi ile muamele görmüş tahta malzeme yavaş yavaş kurutulursa bozunmadan ve küllenmeden uzun süre kullanılabilir. Silisyum üretiminde bor triflorür, polimer sanayinde, esterleme ve alkilleme işlemlerinde ve etil benzen üretiminde bor triflorür katalizör olarak kullanılmaktadır. Bor karbür ve bor nitrür; döküm çeperlerinde yüksek sıcaklığa dayanıklı (refrakter) malzeme püskürtme memelerinde de aşınmaya dayanıklı (abrasif) malzeme olarak kullanılan önemli bileşiklerdir. Araçların soğutma sistemlerinde korozyonu önlemek üzere boraks, antifiriz karışımına katkı maddesi olarak da kullanılır. Tekstil sanayi inde, nişastalı yapıştırıcıların viskozitlerinin ayarlanmasında, kazeinli yapıştırıcıların  çözücülerinde, proteinlerin ayrıştırılmasında yardımcı madde boru ve tel çekmede akılcılığı sağlayıcı madde, dericilikte kireç çöktürücü madde olarak boraks kullanılmaktadır.