Apr\u00e8s plus de vingt ans pass\u00e9s \u00e0 prescrire des lubrifiants et des poudres fonctionnelles pour le formage des m\u00e9taux, la c\u00e9ramique et l\u2019\u00e9lectronique, j\u2019en suis venu \u00e0 consid\u00e9rer la poudre de nitrure de bore comme l\u2019un de ces mat\u00e9riaux qui, une fois mis en \u0153uvre, surpassent discr\u00e8tement toutes les attentes. On l'appelle souvent \u201c graphite blanc \u201d car sa structure cristalline hexagonale ressemble \u00e0 celle du graphite sur le papier, mais dans la pratique, elle se comporte tr\u00e8s diff\u00e9remment \u2014 et g\u00e9n\u00e9ralement mieux \u2014 lorsque les temp\u00e9ratures augmentent ou lorsque la contamination par le carbone est inacceptable. J'ai men\u00e9 des essais, observ\u00e9 des cha\u00eenes de production passer \u00e0 ce mat\u00e9riau et constat\u00e9 la diff\u00e9rence en termes de dur\u00e9e de vie des matrices, de qualit\u00e9 de surface et de stabilit\u00e9 du processus. Ce n'est pas toujours l'option la moins ch\u00e8re, mais lorsqu'elle est utilis\u00e9e \u00e0 bon escient, elle s'av\u00e8re rentable.<\/p>\n
Le nitrure de bore hexagonal (h-BN) est obtenu par r\u00e9action de l'oxyde de bore ou de l'acide borique avec de l'ammoniac ou de l'azote \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 1 400 \u00b0C. La poudre obtenue est blanche, molle et en forme de plaques, avec des couches qui glissent facilement les unes sur les autres. Cette structure en couches lui conf\u00e8re une excellente lubrification, mais contrairement au graphite, elle reste stable \u00e0 l'air jusqu'\u00e0 environ 1 000 \u00b0C et dans des atmosph\u00e8res inertes bien au-del\u00e0 de 1 400 \u00b0C. C'est \u00e9galement un isolant \u00e9lectrique et il pr\u00e9sente une conductivit\u00e9 thermique correcte pour une c\u00e9ramique \u2014 environ 20 \u00e0 30 W\/m\u00b7K dans le plan des lamelles. L'ensemble de ces propri\u00e9t\u00e9s le rend utile dans les applications o\u00f9 le graphite s'oxyderait, introduirait du carbone ou causerait des probl\u00e8mes \u00e9lectriques.<\/p>\n
Dans le forgeage \u00e0 chaud et l'extrusion, la poudre de nitrure de bore est devenue l'un de mes agents de d\u00e9moulage pr\u00e9f\u00e9r\u00e9s. Le graphite fonctionne bien \u00e0 des temp\u00e9ratures mod\u00e9r\u00e9es, mais au-del\u00e0 de 700\u2013800 \u00b0C, il commence \u00e0 se consumer et peut laisser des r\u00e9sidus qui alt\u00e8rent l'aspect de la surface. Lors d'un essai d'extrusion d'aluminium auquel j'ai particip\u00e9, nous avons compar\u00e9 une dispersion standard de graphite dans l'eau \u00e0 une dispersion de h-BN 15 % sur les m\u00eames billettes en alliage 6061. Apr\u00e8s 4 000 billettes, les matrices rev\u00eatues de graphite pr\u00e9sentaient des rainures d'usure visibles et devaient \u00eatre polies, tandis que les matrices rev\u00eatues de h-BN avaient toujours des surfaces lisses et produisaient des pi\u00e8ces pr\u00e9sentant une rugosit\u00e9 de surface inf\u00e9rieure (Ra 0,8 \u00b5m contre 1,6 \u00b5m). Le h-BN a \u00e9galement r\u00e9duit la force n\u00e9cessaire \u00e0 l'extrusion d'environ 12 % en moyenne, ce qui s'est traduit par une consommation d'\u00e9nergie moindre de la presse et une r\u00e9duction des temps d'arr\u00eat li\u00e9s aux changements de fili\u00e8res.<\/p>\n
Nous avons constat\u00e9 des gains similaires lors du forgeage \u00e0 chaud de l'acier inoxydable \u00e0 950 \u00b0C. Un test comparatif r\u00e9alis\u00e9 sur 200 pi\u00e8ces a montr\u00e9 que les matrices lubrifi\u00e9es \u00e0 l'h-BN pr\u00e9sentaient une profondeur d'usure inf\u00e9rieure de 28 % (mesur\u00e9e au profilom\u00e8tre) apr\u00e8s le cycle de production. Les pi\u00e8ces \u00e9taient \u00e9galement plus propres \u00e0 la sortie \u2014 aucune trace de graphite noir qui n\u00e9cessite parfois des \u00e9tapes de nettoyage suppl\u00e9mentaires. L'inconv\u00e9nient \u00e9tait le co\u00fbt : la dispersion de h-BN \u00e9tait environ 2,5 fois plus ch\u00e8re au litre, mais l'allongement de la dur\u00e9e de vie des matrices et la r\u00e9duction des retouches ont largement compens\u00e9 ce surco\u00fbt pour ce travail particulier.<\/p>\n
Dans le domaine de la c\u00e9ramique et des mat\u00e9riaux r\u00e9fractaires, la poudre de nitrure de bore est souvent ajout\u00e9e comme adjuvant de frittage ou comme lubrifiant haute temp\u00e9rature dans les accessoires de four. Je l'ai utilis\u00e9e dans des composites \u00e0 base de nitrure de silicium et d'alumine o\u00f9 nous avions besoin d'une meilleure usinabilit\u00e9 apr\u00e8s frittage. L'ajout de 3 \u00e0 5 % en poids de h-BN fin (taille moyenne des particules de 5 \u00e0 10 \u00b5m) a am\u00e9lior\u00e9 la facilit\u00e9 de meulage des pi\u00e8ces cuites sans sacrifier beaucoup de r\u00e9sistance. Lors d'une comparaison interne, les lots contenant du h-BN ont n\u00e9cessit\u00e9 18 % de temps de meulage en moins sur une meule diamant\u00e9e par rapport au lot t\u00e9moin, et l'\u00e9caillage des bords a \u00e9t\u00e9 sensiblement r\u00e9duit.<\/p>\n
La gestion thermique est un autre domaine o\u00f9 il d\u00e9montre clairement son int\u00e9r\u00eat. En \u00e9lectronique, le h-BN est utilis\u00e9 comme charge dans les mat\u00e9riaux d'interface thermique et les compos\u00e9s d'enrobage, car il conduit la chaleur tout en restant \u00e9lectriquement isolant. Lors d'une simple comparaison en laboratoire que nous avons r\u00e9alis\u00e9e il y a quelques ann\u00e9es, une graisse de silicone charg\u00e9e de 30 % d'alumine % a atteint environ 1,1 W\/m\u00b7K. La m\u00eame base charg\u00e9e de 30 % de h-BN % (granulom\u00e9trie \u00e0 plaquettes plus grandes) a atteint 2,4 W\/m\u00b7K dans des conditions d'essai identiques, \u00e0 l'aide d'un fluxm\u00e8tre thermique prot\u00e9g\u00e9. La version \u00e0 base de h-BN est \u00e9galement rest\u00e9e plus souple \u00e0 basse temp\u00e9rature, ce qui a am\u00e9lior\u00e9 la r\u00e9sistance de contact sur des surfaces irr\u00e9guli\u00e8res.<\/p>\n
Bien s\u00fbr, le nitrure de bore n'est pas une solution miracle. Il co\u00fbte plus cher que le graphite ou le talc, et les grades tr\u00e8s fins peuvent \u00eatre poussi\u00e9reux et n\u00e9cessiter une bonne ventilation lors de leur manipulation. Dans certaines applications de formage des m\u00e9taux o\u00f9 une pression extr\u00eame est requise, le bisulfure de molybd\u00e8ne ou des lubrifiants synth\u00e9tiques sp\u00e9cialis\u00e9s peuvent encore le surpasser en termes de coefficient de frottement. La taille des particules et la puret\u00e9 ont une grande importance : les grades plus grossiers offrent un meilleur d\u00e9moulage mais une dispersion moins bonne, tandis que les grades de haute puret\u00e9 sont indispensables pour l'\u00e9lectronique ou les cosm\u00e9tiques.<\/p>\n
D'apr\u00e8s mon exp\u00e9rience, les meilleurs r\u00e9sultats s'obtiennent en adaptant la nuance au type d'application. Pour le formage \u00e0 chaud, je recommande g\u00e9n\u00e9ralement des plaquettes de 10 \u00e0 20 \u00b5m pr\u00e9sentant une bonne fluidit\u00e9. Pour les mat\u00e9riaux de remplissage thermiques ou les produits cosm\u00e9tiques, les nuances inf\u00e9rieures \u00e0 10 \u00b5m, voire submicroniques, avec une surface sp\u00e9cifique contr\u00f4l\u00e9e, donnent de meilleurs r\u00e9sultats. Effectuez toujours un essai en conditions r\u00e9elles sur votre \u00e9quipement et vos mat\u00e9riaux plut\u00f4t que de vous fier \u00e0 des fiches techniques g\u00e9n\u00e9riques. Dans les cas o\u00f9 nous l'avons fait, les poudres de nitrure de bore ont r\u00e9guli\u00e8rement permis des am\u00e9liorations mesurables en termes de dur\u00e9e de vie des outils, de consommation d'\u00e9nergie ou de qualit\u00e9 des produits, justifiant ainsi le co\u00fbt plus \u00e9lev\u00e9 du mat\u00e9riau.<\/p>\n
Elle ne remplacera jamais tous les autres lubrifiants ou agents de remplissage, mais lorsque le processus implique des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, des exigences de propret\u00e9 ou une isolation \u00e9lectrique en plus des performances thermiques, la poudre de nitrure de bore s'est taill\u00e9 une place de choix dans ma bo\u00eete \u00e0 outils. La cl\u00e9 reste la m\u00eame que pour tout mat\u00e9riau sp\u00e9cialis\u00e9 : comprendre ce qu\u2019il fait r\u00e9ellement dans vos conditions sp\u00e9cifiques, le tester correctement et l\u2019utiliser l\u00e0 o\u00f9 le gain de performance est r\u00e9el plut\u00f4t que suppos\u00e9.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
After more than twenty years specifying lubricants and functional powders for metal forming, ceramics, and electronics, I\u2019ve come to treat […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[11],"tags":[],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329"}],"collection":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=329"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":330,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions\/330"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=329"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=329"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=329"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}