Diamante, o nosso abrasivo

O palavra diamante vem do grego Adàmas, que significa “indomável e invencível“; na verdade, o diamante é o mineral mais duro que se conhece e, para os antigos, não havia nenhum outro material que o pudesse riscar ou trabalhá-lo. Os romanos deram o nome em latim Adàmas para aço, o metal mais duro, até então conhecido; é uma curiosa coincidência que estas duas palavras se iriam encontrar dois mil anos mais tarde.

 

diamante

à esquerda o diamante sintetico – à direita o CBN

 

A extrema dureza de diamante vem da sua estrutura cristalina cúbica, muito compacta, pois consiste apenas em pequenos átomos de carbono dispostos numa forma tetraédrica, que criam fortes laços com todos os átomos vizinhos. Esta forma cristalina é obtida na natureza a partir de carvão sujeito a altas pressões e temperaturas em grande profundidade abaixo do solo, que, então, emerge para a superfície através de condutas vulcânicas; por esta razão, as minas de diamante têm tipicamente a forma de uma chaminé.
Há mais de um século que o homem tenta reproduzir estas condições extremas, a fim de criar diamantes sintéticos, até que em 1941 a General Electric inaugura o projeto diamante: a ideia é submeter o grafite (outra forma cristalina de carbono na estrutura hexagonal) a temperaturas de 2-3000°C e a pressões de 50-100.000 bar, utilizando os catalisadores de níquel, ferro e cobalto. A GE sintetiza, desta forma, os primeiros diamantes industriais em fevereiro de 1955, disponibilizando-os no mercado em 1958.
Curiosamente, o grafite tem uma forma cristalina do carbono mais estável do que a do diamante. Assim, a famosa frase “um diamante é para sempre” não é verdadeira: todos os diamantes se transformarão em grafite dentro de alguns milhões de anos.

O Diamante tem sido utilizado com sucesso para o trabalho em metal duro desde os anos 50, mas tem uma limitação significatica: não pode trabalhar aço nem ferro fundido, uma vez que o ferro reage com o carbono comprometendo a estabilidade dos cristais de Diamante. Os aços e ferros fundidos continuaram a ser trabalhados com grande dificuldade com abrasivos convencionais (Corindo e Carboneto de Silício), até que na década de 70 é sintetizada pela General Electric o CBN, lançado no mercado com o nome de Borazon.
Na base do desenvolvimento do CBN, está a procura de uma estrutura cristalina compacta com ligações fortes, como o diamante, mas sem carbono; para a sua produção, é escolhida como base o nitreto de boro, uma molécula constituida por boro e azoto, os dois elementos a seguir ao carbono, uma mais leve e outra mais pesada. A forma cristalina cúbica do nitreto de boro é precisamente o CBN (Nitreto de Boro Cúbico), cuja dureza é de cerca de metade do diamante, mas o dobro do corindo e do carboneto de silício; por esta razão é que o diamante e CBN são referidos como superabrasivos, para os distinguir dos abrasivos tradicionais.

Na década de 70, o diamante policristalino (PCD) e CBN policristalino (PCBN) também são desenvolvidos: a síntese desses produtos é transportada para valores de temperatura e pressão ainda mais extremas, normalmente em compartimentos de detonação no interior de pedreiras abandonadas, para obter a sinterização de diamante micro-grão ou composto CBN a partir de partículas microcristalinas.

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