سيراميك البورون نيتريد النيتريد وتطبيقاته العديدة

يُعد سيراميك نيتريد البورون القابل للتشغيل الآلي خيارًا مثاليًا للمواد عند البحث عن العزل الكهربائي والتوصيل الحراري، إلى جانب القوة الاستثنائية ومقاومة التآكل - مما يجعله مناسبًا أيضًا لأدوات القطع.

يتميز نيتريد البورون سداسي الأضلاع ببنية تشبه البصل مع طبقات تُظهر زوايا التواء مختلفة في المستوى، مما يجعل هذه المادة واحدة من أقوى المواد المتاحة.

الخصائص

إن سيراميك نيتريد البورون عبارة عن مواد صلبة وقوية ومقاومة للتآكل ومقاومة للتآكل مع خصائص استثنائية لمقاومة التآكل ومقاومة التآكل. وباعتبارها مواد متينة قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية جداً والتعرض للإشعاع، فإن سيراميك نيتريد البورون مواد مثالية للاستخدام في المفاعلات النووية وتطبيقات الفضاء الجوي. كما أن خصائص التشحيم الاستثنائية التي تتمتع بها تجعلها مناسبة للاستخدام في التصنيع حيث تساعد مستويات الاحتكاك المنخفضة على قطع المعادن بسلاسة أكبر أثناء قطع أو طحن المعادن الأخرى.

سداسي نيتريد البورون السداسي النيتريد (h-BN) هو سيراميك هندسي أساسي ذو بنية تناظرية مشابهة لطبقات الجرافيت السداسية الشكل، حيث ترتبط ذرات البورون والنيتروجين بروابط تساهمية قوية تشكل طبقات سداسية الشكل تحتوي على هياكل سداسية سداسية الشكل مرتبة بشكل سداسي على طبقات سداسية الشكل، مما يخلق خصائص وخصائص فريدة لا توجد في السيراميك الهندسي الآخر.

يتحمل H-BN بشكل جيد الصدمات والإجهاد الشديد، مما يجعله مثاليًا للاستخدام كمادة بوتقة في تعدين الألومنيوم والأتربة النادرة والسيراميك والمعادن الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تحمل الضغط العالي ودرجة الحرارة المرتفعة دون الخضوع للتآكل الكربوني، بينما تظل خالية من التفاعل مع المعدن السائل. وعلاوة على ذلك، فإن هذه المادة تجعل من h-BN مرشحاً ممتازاً لإنتاج طلاءات عالية الأداء تستخدم لتبطين أو طلاء المعدات الصناعية.

يمكن تشكيل h-BN بسهولة باستخدام أدوات القطع الفولاذية القياسية عالية السرعة، وعند الضرورة باستخدام أدوات الكربيد أو الماس. كما يسمح بتحقيق الأشكال والتفاصيل المعقدة بسهولة نسبية، مما يجعل h-BN مثاليًا للتطبيقات المستحيلة مع أنواع أخرى من المواد الخزفية.

يُصنع نيتريد البورون المكعب (c-BN) عن طريق الضغط على نيتريد البورون السداسي تحت ضغط ودرجة حرارة عالية، مثلما يتكون الماس الاصطناعي من الجرافيت. ومع ذلك، على عكس الماس، يتميز c-BN بنقاط انصهار وكشط منخفضة مما يجعله مناسبًا لإنتاج طلاءات صلبة ذات مقاومة ممتازة للخدش والتآكل.

يتميز تعديل اللونسديلايت لنيتريد البورون عن غيره من التعديلات الأخرى باعتباره أحد أقسى المواد المعروفة. وبفضل خصائصه الاستثنائية وقدرته على التفوق حتى على مادة c-BN كأقسى مادة في العالم، فتحت خصائصه الفريدة من نوعها مجالات جديدة للبحث في المواد الخزفية عالية الأداء التي قد تؤدي إلى تطبيقات صناعية جديدة؛ ومع ذلك، وبسبب محدودية توافره التجاري لا يزال اللونسديليت غير مستغل بشكل كافٍ في الوقت الحالي.

التطبيقات

إن سيراميك نيتريد البورون الذي يتميز بمقاومة التآكل الحراري والكيميائي والكهربائي ومقاومة الكسر يجعلها مثالية للعديد من التطبيقات. كما أنها خفيفة الوزن مع ثابت عازل كهربائي منخفض وخصائص متينة للغاية تتحمل درجات الحرارة العالية - مما يجعلها خيارات رائعة للاستخدام في إلكترونيات الطاقة التي تتطلب التبريد - بالإضافة إلى قوتها ومتانتها مما يجعلها شائعة الاستخدام في تصنيع أدوات القطع والطحن لاستخدامها في صناعة الطيران.

نيتريد البورون السداسي النيتريد (h-BN) هو أحد أكثر المواد الخزفية السائبة المتاحة على نطاق واسع. ويشترك هذا المركب البلوري في تركيب بلوري مماثل للجرافيت؛ ومع ذلك، فإن نيتريد البورون السداسي النيتريد أكثر صلابة من الجرافيت ومتوافق حيوياً وقادر على تحمل درجات الحرارة العالية - مما يجعله خياراً ممتازاً لتطبيقات طب الأسنان.

ونظرًا لثباتها الحراري الاستثنائي وخمولها الكيميائي، غالبًا ما يتم استخدام H-BN كدرع مضاد للتآكل ضد المواد الأخرى. يمكن أن يمنع H-BN امتصاص الماء من المعادن المنصهرة مثل سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والزنك وكذلك أي خبث ينتج أثناء عمليات الصهر، مما يوفر حماية شاملة للمكونات المعرضة لمثل هذه البيئات.

يوفر H-BN للسيراميك الذي يتلامس مع هذه المواد حماية لا مثيل لها من الزجاج والأملاح ومعظم المعادن المنصهرة - ناهيك عن الهجمات الكيميائية - حماية لا مثيل لها. علاوة على ذلك، فهو مقاوم للهجمات الكيميائية مما يجعله مناسبًا للبيئات الصناعية القاسية.

وبالإضافة إلى خصائصه المرغوبة، فإن h-BN سهل التشغيل الآلي. يمكن إنشاء الأشكال الهندسية المعقدة ذات التفاوتات الضيقة بسرعة دون استخدام المبردات أو مواد التشحيم - وهذا يسهل إنشاء أجزاء ذات دقة عالية وقابلية للتكرار.

قد يكون من الصعب تشكيل المواد الخزفية التقليدية، مثل الألومينا أو الزركونيا، في أشكال معقدة. وتتميز مادة H-BN بميزة التشغيل الآلي بسرعات أعلى من هذه المواد الأخرى وبالتالي فهي أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية الأداء.

التصنيع

يتم إنشاء أجزاء نيتريد البورون عادةً عن طريق الضغط الساخن للمادة في درجات حرارة وضغوط عالية، مما يخلق هياكل كثيفة ذات كثافة موحدة. وبدلاً من ذلك، يمكن تشكيل الأجزاء من كتل صلبة من هذه المادة. وبغض النظر عن طريقة التصنيع المستخدمة، يجب أولاً فحص جميع مكونات نيتريد البورون للتأكد من عدم وجود عيوب بصرية والتركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية قبل نشرها في التطبيقات.

مادة سيراميك نيتريد البورون نيتريد هي مادة سيراميك مرنة للغاية وقابلة للتشغيل الآلي، ومقاومة للغاية للتآكل والبيئات القاسية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم تفاعلها يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ثباتًا في درجات الحرارة العالية؛ بالإضافة إلى أنها لا تتفاعل مع الزجاج أو الأملاح أو معظم المعادن مما يجعلها مناسبة للاستخدام القائم على التفريغ.

ولنتريد البورون نيتريد البورون تطبيقات عديدة ويمكن العثور عليه في عدة أشكال، من نيتريد البورون الملبد لأداء درجات الحرارة العالية والمواد الكاشطة المقاومة للتآكل ومواد القطع إلى مواد مقاومة التآكل المكعبة المقاومة للتآكل والطلاءات لأدوات البثق واستخدامه كعوامل تحرير لعمليات تشكيل المعادن وسحب الأسلاك، والطلاءات المستخدمة على أدوات البثق وعوامل التحرير المستخدمة أثناء عمليات تشكيل المعادن أو سحب الأسلاك، بالإضافة إلى خصائصه المقاومة للصدمات الحرارية وخصائص العزل الكهربائي مما يجعله خياراً مناسباً للمكونات الإلكترونية عالية الطاقة نظراً لخصائصه المقاومة للصدمات الحرارية وخصائص العزل الكهربائي.

تشبه البنية البلورية لنيتريد البورون سداسي الأضلاع بنية الجرافيت، مما يوفر العديد من مزايا الأداء نفسها. ويشار إليه أيضًا باسم الجرافيت الأبيض، ويوفر نيتريد البورون سداسي الأضلاع ثباتًا حراريًا ممتازًا وخصائص كهربائية وقدرات ممتازة على تبديد الحرارة مع كونه صلبًا ومقاومًا للتآكل - وهي صفات تجعله مفيدًا في العديد من التطبيقات الصناعية.

نيتريد البورون النيتريد البيروليتي (PBN) هو نيتريد البورون الصلب فائق النقاء الذي يتم إنتاجه من خلال الترسيب الكيميائي للبخار (CVD). وكما يوحي اسمه، يوفر PBN أداءً فائقًا في درجات الحرارة العالية بالإضافة إلى القوة الميكانيكية ويمكن تصنيعه في صفائح رقيقة يمكن استخدامها في أجهزة الدفع بتأثير هول وكذلك الأشكال المخصصة المصممة للاستخدام في التطبيقات الحرارية وأشباه الموصلات.

يمكن تشكيل نيتريد البورون سداسي الأضلاع بتفاوتات دقيقة، مما يجعله خيارًا ممتازًا للمواد للتطبيقات التي تنطوي على أشكال هندسية معقدة. ويتمتع فريق شركة Precision Ceramics بخبرة واسعة في التعامل مع هذه المادة متعددة الاستخدامات ويمكنه المساعدة في تصميم المكونات لتلبية جميع متطلباتك. ولضمان حصولك على أجزاء من نيتريد البورون عالية الجودة فقط أثناء التصنيع، تشمل اختبارات الجودة لدينا اختبارات حيود الأشعة السينية واختبارات التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء المحولة فورييه التي تتحقق من نقاوتها وبنيتها البلورية وتركيبها الكيميائي على التوالي.

المعالجة

إن الخصائص الفيزيائية المميزة لنيتريد البورون تجعل منه مادة سيراميك متميزة ومثالية للاستخدام في العديد من التطبيقات الصناعية. بدءًا من مكونات نيتريد البورون الملبد إلى المواد الكاشطة المقاومة للتآكل ومواد القطع، يتميز هذا السيراميك التقني الصناعي بالثبات الكيميائي الفائق والقوة الميكانيكية إلى جانب الخصائص الحرارية الاستثنائية للاستخدام الشامل.

يُعد نيتريد البورون مادة مثالية لمكونات الأفران مثل حلقات الصهر والعوازل والفوهات نظرًا لشفافيته الجيدة في الموجات الدقيقة ومقاومته الرطبة، مما يجعله مناسبًا لإغلاق الأسطح الملامسة للمعادن السائلة أو الخبث المنصهر. وعلاوة على ذلك، فإن شفافيته الممتازة في الموجات الدقيقة ومقاومته الرطبة تجعله مناسبًا للاستخدام كمكونات حرارية.

ونظرًا لانخفاض معامل التمدد الحراري، فإن BN مستقر للغاية على نطاق واسع من درجات الحرارة ولا يتأثر بشكل كبير بالزيادات والانخفاضات المفاجئة في درجات الحرارة. وهذا يسمح لها بتحمل درجات الحرارة المرتفعة دون أن تتحلل في البيئات القاسية حيث تتشقق المواد الأخرى أو تتحلل بسرعة.

يتميز BN بكتلة حرارية منخفضة للغاية، مما يزيد من تحسين أدائه الحراري. وعندما يقترن ذلك بخصائص التمدد الحراري المنخفضة ومقاومة الأكسدة، فإن ذلك يجعل من BN خيارًا ممتازًا من المواد للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية؛ أكثر من نظيراتها من النيكل والكوبالت!

كمسحوق، فإن نيتريد البورون نيتريد سهل الاستخدام في الماكينة باستخدام أدوات القطع الفولاذية القياسية عالية السرعة. قد تكون أدوات طرف الكربيد مناسبة للدرجات الأكثر صعوبة من نيتريد البورون (نيتريد التيتانيوم أو ZSBN)، في حين أن أدوات الماس قد تكون مناسبة للدرجات شديدة الصلابة (ZSBN).

يمكن طحن نيتريد البورون سداسي الأضلاع (hBN) بسهولة لتشكيله باستخدام الطحن الجاف باستخدام مواد كاشطة أو نفاثات مائية، مما يجعله مناسبًا للتشغيل الآلي الدقيق للأشكال المعقدة. وعلاوة على ذلك، على عكس العديد من المواد الخزفية، يُظهر نيتريد البورون الحد الأدنى من التمدد الحراري، لذا تظل سرعات القطع ثابتة أثناء عمليات الطحن.

يمكن تقوية نيتريد البورون الملبد بالأكسيدات والكربيدات لتحقيق خصائص معززة. إحدى هذه المواد، وهي ZSBN - التي تتكون من جسيمات ZrO2 الصلبة المشتتة بالتساوي بين صفائح نيتريد البورون الطرية في مصفوفة زجاجية من البورسليكات - تستفيد بشكل كبير من التعزيز بالأكاسيد والكربيدات لمقاومة الرطوبة، مما يجعلها مناسبة لحلقات كسر الصب المستمر وكذلك فوهات تفتيت المعادن المناسبة لذوبان المعادن الخفيفة.