Nach mehr als zwanzig Jahren, in denen ich Schmiermittel und funktionelle Pulver f\u00fcr die Metallumformung, Keramik und Elektronik spezifiziert habe, betrachte ich Bornitridpulver als eines jener Materialien, das die Erwartungen im Stillen \u00fcbertrifft, sobald man es tats\u00e4chlich verwendet. Es wird oft als \u201cwei\u00dfer Graphit\u201d bezeichnet, weil seine hexagonale Kristallstruktur auf dem Papier \u00e4hnlich aussieht, aber in der Praxis verh\u00e4lt es sich ganz anders - und in der Regel besser -, wenn die Temperaturen steigen oder wenn eine Verunreinigung durch Kohlenstoff nicht akzeptabel ist. Ich habe Versuche durchgef\u00fchrt und beobachtet, wie Produktionslinien darauf umgestellt wurden, und ich habe den Unterschied in Bezug auf die Lebensdauer der Formen, die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t und die Prozessstabilit\u00e4t gesehen. Es ist nicht immer die billigste Option, aber an den richtigen Stellen macht sie sich bezahlt.<\/p>\n
Hexagonales Bornitrid (h-BN) wird durch Reaktion von Boroxid oder Bors\u00e4ure mit Ammoniak oder Stickstoff bei Temperaturen \u00fcber 1400 \u00b0C hergestellt. Das dabei entstehende Pulver ist wei\u00df, weich und pl\u00e4ttchenf\u00f6rmig, mit Schichten, die leicht \u00fcbereinander gleiten. Diese Schichtstruktur verleiht ihm eine ausgezeichnete Schmierf\u00e4higkeit, aber im Gegensatz zu Graphit bleibt es an der Luft bis zu etwa 1000 \u00b0C und in inerten Atmosph\u00e4ren weit \u00fcber 1400 \u00b0C stabil. Au\u00dferdem ist es ein elektrischer Isolator und hat eine f\u00fcr eine Keramik angemessene W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit - etwa 20-30 W\/m-K in der Ebene der Pl\u00e4ttchen. Diese Eigenschaften zusammen machen es dort n\u00fctzlich, wo Graphit oxidieren, Kohlenstoff einbringen oder elektrische Probleme verursachen w\u00fcrde.<\/p>\n
Beim Warmschmieden und Strangpressen ist Bornitridpulver zu einem meiner bevorzugten Trennmittel geworden. Graphit funktioniert gut bei moderaten Temperaturen, aber oberhalb von 700-800 \u00b0C beginnt es zu verbrennen und kann R\u00fcckst\u00e4nde hinterlassen, die die Oberfl\u00e4cheng\u00fcte beeintr\u00e4chtigen. In einem Aluminium-Strangpressversuch, an dem ich beteiligt war, haben wir eine Standard-Graphit-Wasser-Dispersion mit einer 15 % h-BN-Dispersion auf denselben 6061er-Kn\u00fcppeln verglichen. Nach 4.000 Kn\u00fcppeln wiesen die graphitbeschichteten Matrizen sichtbare Verschlei\u00dfrillen auf und mussten poliert werden, w\u00e4hrend die h-BN-beschichteten Matrizen immer noch glatte Oberfl\u00e4chen aufwiesen und Teile mit geringerer Oberfl\u00e4chenrauheit produzierten (Ra 0,8 \u00b5m gegen\u00fcber 1,6 \u00b5m). Das h-BN reduzierte auch die zum Strangpressen ben\u00f6tigte Kraft um durchschnittlich 12 %, was sich in einem geringeren Energieaufwand f\u00fcr die Presse und weniger Ausfallzeiten f\u00fcr den Werkzeugwechsel niederschlug.<\/p>\n
Bei der Warmumformung von rostfreiem Stahl bei 950 \u00b0C konnten wir \u00e4hnliche Verbesserungen feststellen. Ein Vergleichstest mit 200 Teilen zeigte, dass mit h-BN geschmierte Gesenke nach dem Lauf eine um 28 % geringere Verschlei\u00dftiefe aufwiesen, gemessen mit einem Profilometer. Die Teile lie\u00dfen sich auch sauberer abl\u00f6sen - keine dunklen Graphitflecken, die manchmal zus\u00e4tzliche Reinigungsschritte erfordern. Der Nachteil waren die Kosten: Die h-BN-Dispersion war etwa 2,5 Mal teurer pro Liter, aber die verl\u00e4ngerte Lebensdauer der Matrize und die geringere Nacharbeit machten dies bei diesem speziellen Auftrag mehr als wett.<\/p>\n
In der Keramik- und Feuerfestindustrie wird Bornitridpulver h\u00e4ufig als Sinterhilfsmittel oder als Hochtemperaturschmiermittel in Brennhilfsmitteln eingesetzt. Ich habe es in Siliziumnitrid- und Aluminiumoxid-Verbundwerkstoffen verwendet, wo wir eine bessere Bearbeitbarkeit nach dem Sintern ben\u00f6tigten. Durch die Zugabe von 3-5 % feinem h-BN (durchschnittliche Partikelgr\u00f6\u00dfe 5-10 \u00b5m) lie\u00dfen sich die gebrannten Teile leichter schleifen, ohne dass die Festigkeit wesentlich darunter litt. In einem internen Vergleich ben\u00f6tigten die h-BN-haltigen Chargen im Vergleich zur Kontrollcharge 18 % weniger Schleifzeit auf einer Diamantscheibe, und die Kantenausbr\u00fcche waren merklich geringer.<\/p>\n
Ein weiterer Bereich, in dem sich h-BN eindeutig bew\u00e4hrt, ist das W\u00e4rmemanagement. In der Elektronik wird h-BN als F\u00fcllstoff in W\u00e4rmeleitmaterialien und Vergussmassen verwendet, da es W\u00e4rme leitet und gleichzeitig elektrisch isolierend ist. In einem einfachen Laborvergleich, den wir vor einigen Jahren durchf\u00fchrten, erreichte ein mit 30 % Aluminiumoxid gef\u00fclltes Silikonfett etwa 1,1 W\/m-K. Die gleiche Basis, die mit 30 % h-BN (gr\u00f6\u00dfere Pl\u00e4ttchen) gef\u00fcllt war, erreichte 2,4 W\/m-K unter identischen Testbedingungen mit einem bewachten W\u00e4rmestrommesser. Die h-BN-Version blieb auch bei niedrigen Temperaturen weicher, was den Kontaktwiderstand auf unebenen Oberfl\u00e4chen verbesserte.<\/p>\n
Nat\u00fcrlich ist Bornitrid keine Zauberei. Es kostet mehr als Graphit oder Talk, und sehr feine Qualit\u00e4ten k\u00f6nnen staubig sein und erfordern eine gute Bel\u00fcftung w\u00e4hrend der Handhabung. Bei einigen Metallumformungsanwendungen, bei denen extremer Druck erforderlich ist, k\u00f6nnen Molybd\u00e4ndisulfid oder spezielle synthetische Schmiermittel es allein beim Reibungskoeffizienten noch \u00fcbertreffen. Partikelgr\u00f6\u00dfe und Reinheit spielen eine gro\u00dfe Rolle - gr\u00f6bere Qualit\u00e4ten bieten eine bessere Freisetzung, aber eine schlechtere Dispersion, w\u00e4hrend hochreine Qualit\u00e4ten f\u00fcr die Elektronik oder Kosmetik unerl\u00e4sslich sind.<\/p>\n
Erfahrungsgem\u00e4\u00df erzielt man die besten Ergebnisse, wenn man die Sorte an die Aufgabe anpasst. F\u00fcr die Warmumformung von Metallen verwende ich in der Regel 10-20 \u00b5m gro\u00dfe Pl\u00e4ttchen mit gutem Flie\u00dfverhalten. F\u00fcr thermische F\u00fcllstoffe oder Kosmetika eignen sich Sorten unter 10 \u00b5m oder sogar unter einem Mikrometer mit kontrollierter Oberfl\u00e4che besser. F\u00fchren Sie immer einen ordnungsgem\u00e4\u00dfen Versuch mit Ihren tats\u00e4chlichen Ger\u00e4ten und Materialien durch, anstatt sich auf allgemeine Datenbl\u00e4tter zu verlassen. In den F\u00e4llen, in denen wir dies getan haben, hat Bornitridpulver wiederholt messbare Verbesserungen bei der Werkzeuglebensdauer, dem Energieverbrauch oder der Produktqualit\u00e4t gebracht, die die h\u00f6heren Materialkosten rechtfertigten.<\/p>\n
Es wird nie alle anderen Schmiermittel oder F\u00fcllstoffe ersetzen, aber wenn es um hohe Temperaturen, Sauberkeit oder elektrische Isolierung neben der thermischen Leistung geht, hat Bornitridpulver einen festen Platz in meinem Werkzeugkasten. Der Schl\u00fcssel ist immer noch derselbe wie bei jedem anderen Spezialmaterial: Man muss verstehen, was es unter den spezifischen Bedingungen tats\u00e4chlich bewirkt, es richtig testen und es dort einsetzen, wo der Leistungsgewinn real ist und nicht nur angenommen wird.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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