Diferențele de performanță între nitrura de bor pirolitică și nitrura de bor presată la cald
Nitrură de boreste un material ceramic avansat bine-cunoscut cu șase faze cristaline, cele mai comune fiind nitrura de bor cubică (c-BN) și nitrura de bor hexagonală (h-BN). Printre acestea, c-BN, similar cu diamantul, este folosit în principal pentru sculele de tăiere, în timp ce h-BN, cunoscut și sub numele de grafit alb datorită structurii sale stratificate și parametrilor rețelei asemănătoare grafitului, posedă o conductivitate termică și proprietăți de izolare excelente, făcându-l cea mai apreciată fază cristalină.
Cu toate acestea, chiar și în cadrul sistemului cristalin hexagonal al nitrurii de bor, există variații distincte bazate pe diferite tehnici de preparare. Unul este ceramica cu nitrură de bor produsă prin procese de sinterizare la temperatură înaltă, cum ar fi sinterizarea fără presiune, sinterizarea prin presare la cald și sinterizarea prin presare izostatică la cald. Sinterizarea prin presare la cald este în general considerată o metodă de sinterizare ideală, producând ceramică cu densitate mare, rezistență și procese de producție mature, găsind astfel aplicații pe scară largă. Cealaltă variantă este nitrura de bor pirolitică (PBN), preparată folosind tehnici de depunere chimică în vapori (CVD). Să le comparăm pe acestea două concentrându-ne pe nitrura de bor presată la cald și pe nitrura de bor pirolitică.
1.Nitrură de bor presată la cald
Nitrură de bor presată la caldeste un material ceramic realizat folosind tehnologia de sinterizare prin presare la cald. Procesul specific de preparare presupune plasarea pulberii uscate în forme de grafit special concepute. Formele sunt apoi supuse unei presiuni uniaxiale sau biaxiale în timp ce sunt încălzite într-un anumit interval de temperatură pentru a facilita atât modelarea, cât și sinterizarea. Această încălzire și presurizare simultană perturbă structura stratificată a h-BN, promovând rearanjarea cerealelor și scăzând în mod eficient temperatura și timpul de sinterizare.
Nitrura de bor presată la cald este un izolator electric excelent, cu o lubrifiere remarcabilă și stabilitate la temperaturi ridicate. Își menține proprietățile lubrifiante și inerte chiar și la temperaturi extrem de ridicate. În timp ce rezistența sa mecanică este relativ mai mică, se mândrește cu o capacitate ridicată de căldură, o conductivitate termică excelentă, rezistență dielectrică excepțională și ușurință în procesare. În atmosfere inerte, nitrura de bor poate rezista la temperaturi care depășesc 2000°C, ceea ce o face un material ideal pentru izolarea termică la temperaturi înalte.
Mai mult, nitrura de bor presată la cald prezintă caracteristici anizotrope. Când aranjamentul atomic este perpendicular pe direcția presiunii, se formează legături puternice, rezultând o rezistență superioară, proprietăți termice și electrice. În schimb, alinierea atomică paralelă cu direcția presiunii formează legături slabe, ceea ce duce la o lubrifiere excelentă. Folosind aceste proprietăți și stabilitatea sa chimică, ceramica cu nitrură de bor este utilizată pentru diverse aplicații, cum ar fi creuzete pentru topirea metalelor evaporate, bărci, tuburi de transfer de metal lichid, creuzete pentru sintetizarea cristalelor de GaAs, duze de rachetă, substraturi pentru dispozitive de mare putere, conducte de metal topit, componente ale pompei, matrițe din oțel turnat și materiale de izolare.
2. Nitrură de bor pirolitică (PBN)
Procesul de preparare al PBN diferă semnificativ de cel al nitrurii de bor presate la cald. PBN este produs folosind tehnologia depunerii chimice în vapori (CVD) în condiții de temperatură înaltă, vid înalt. Aceasta implică depunerea chimică în vapori a amoniacului și halogenurilor de bor pentru a forma materiale PBN, care pot fi depuse sub formă de plăci subțiri sau direct ca produse finite, cum ar fi tuburi, inele sau recipiente cu pereți subțiri.
PBN preparat prin reacții pirolitice la temperatură înaltă se laudă cu puritate ridicată, conductivitate termică ridicată, rezistență mecanică, izolație electrică bună, inerție chimică, structură excelentă și performanță. Acest lucru îl face un recipient ideal pentru purificarea elementelor, creșterea cristalelor semiconductoare compuse și compuse. PBN are diverse aplicații, inclusivEvaporare OLEDunități, creuzete de creștere cu un singur cristal semiconductor (VGF, LEC), creuzete de evaporare pentru epitaxie cu fascicul molecular (MBE), încălzitoare MOCVD, bărci de sinteză policristalină, plăci izolatoare pentru echipamente de înaltă temperatură, vid înalt și multe altele. Cu toate acestea, PBN este mai scump din cauza ratelor lente de depunere, făcând produsele PBN relativ costisitoare.
Deși ambele variante hexagonale de nitrură de bor au aplicații comune, cum ar fi creuzetele de evaporare, creuzetele de topire și plăcile izolatoare, diferențele lor de performanță încă conduc la distincții în utilizarea efectivă. De exemplu, produsele PBN au de obicei impurități totale mai mici de 100 ppm, asigurând o puritate peste 99,99%. Această puritate ridicată face creuzetele PBN mai favorizate de industria semiconductoarelor și potrivite pentru aplicații precum unitățile de evaporare OLED și creuzetele de creștere cu un singur cristal semiconductor (VGF, LEC). Densitatea ridicată și puritatea PBN îl fac, de asemenea, utilizat pe scară largă în procesele de vid, inclusiv plăci de izolare pentru echipamente de înaltă temperatură și vid înalt.
Este de remarcat faptul că procesele CVD conferă structuri stratificate aproape perfecte PBN, rezultând o conductivitate termică anizotropă cu o diferență de aproximativ 20 de ori între direcția de depunere (axa a) și perpendiculară pe planul de depunere (axa C). Această proprietate face din PBN un material ideal pentru creuzetele de creștere a cristalelor, cum ar fi în domeniul creșterii cristalelor GaAs.
Cu toate acestea, considerentele legate de costuri intră în joc și pentru anumite aplicații. De exemplu, în aplicațiile de topire a metalelor, deși creuzetele PBN au densitate mare și sunt lipsite de pori, ceea ce face dificilă pătrunderea metalului topit în pereții creuzetului, ele sunt scumpe. Astfel, chiar dacă utilizarea creuzetelor PBN ar putea da rezultate mai bune, producția industrială ar putea să nu justifice întotdeauna luxul din cauza costului ridicat.
În plus,nitrură de bor presată la caldare si avantajele sale. Este mai ușor de prelucrat și modelat în funcție de cerințe, făcându-l mai rentabil pentru componente precumpiese de izolare a cuptorului la temperatură înaltă,tuburi de protectie cu termocuplu,creuzete sau forme pentru topirea metaluluis, duze de panglică amorfă și pulbere metalicăduze de atomizarepentruaplicații la temperatură înaltă. Mai mult, progresele recente în procesul de producție a ceramicii cu nitrură de bor presată la cald au permis unora dintre ele să înlocuiască PBN, deși cu condiția esențială de a controla conținutul de impurități, în special conținutul de oxigen, siliciu și aluminiu din materialul pulbere. În concluzie, nitrura de bor pirolitică și nitrura de bor presată la cald au fiecare propriile avantaje, iar alegerea ar trebui să se bazeze pe cerințe specifice în aplicații.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. este un furnizor reputat și de încredere specializat în producția și vânzarea de piese ceramice tehnice. Oferim producție personalizată și prelucrare de înaltă precizie pentru o serie largă de materiale ceramice de înaltă performanță, inclusiv ceramică de alumină, ceramică din zirconiu, nitrură de siliciu, carbură de siliciu, nitrură de bor, nitrură de aluminiu și sticlă ceramică prelucrabilă. În prezent, piesele noastre ceramice se găsesc în multe industrii precum cea mecanică, chimică, medicală, semiconductoare, vehicule, electronice, metalurgie etc. Misiunea noastră este să oferim piese ceramice de cea mai bună calitate pentru utilizatorii globali și este o mare plăcere să vedem ceramica noastră. piesele funcționează eficient în aplicațiile specifice ale clienților. Putem coopera atât la prototip, cât și la producția de masă, bine ați venit să ne contactați dacă aveți cerințe.
