Keramik Boron Nitrida dan Berbagai Aplikasinya

Keramik boron nitrida yang dapat dikerjakan dengan mesin adalah pilihan material yang ideal ketika mencari insulasi listrik dan konduktivitas termal, bersama dengan kekuatan dan ketahanan aus yang luar biasa - yang juga membuatnya cocok untuk perkakas potong.

Boron nitrida heksagonal memiliki struktur seperti bawang dengan lapisan-lapisan yang menunjukkan berbagai sudut puntiran dalam bidang, menjadikan bahan ini salah satu yang paling tangguh yang tersedia.

Karakteristik

Keramik boron nitrida adalah bahan yang keras, kuat, tahan aus dan tahan korosi dengan karakteristik ketahanan aus dan ketahanan korosi yang luar biasa. Sebagai bahan tahan lama yang mampu menahan suhu dan paparan radiasi yang sangat tinggi, keramik boron nitrida merupakan bahan yang ideal untuk digunakan dalam reaktor nuklir dan aplikasi luar angkasa. Sifat pelumasnya yang luar biasa juga membuatnya cocok untuk penggunaan manufaktur di mana tingkat gesekannya yang rendah membantu memotong logam dengan lebih lancar saat memotong atau menggiling logam lain.

Hexagonal Boron Nitrida (h-BN) adalah keramik rekayasa penting dengan struktur analog yang mirip dengan lapisan heksagonal grafit, di mana atom boron dan nitrogen diikat oleh ikatan kovalen yang kuat membentuk lapisan heksagonal yang mengandung struktur heksagonal heksagonal yang tersusun secara heksagonal pada lapisan heksagonal, menciptakan sifat dan karakteristik unik yang tidak ditemukan di antara keramik rekayasa lainnya.

H-BN tahan terhadap guncangan dan tekanan yang ekstrem, sehingga ideal untuk digunakan sebagai bahan wadah dalam metalurgi aluminium, tanah jarang, keramik, dan logam lainnya. Selain itu, bahan ini dapat menahan tekanan dan suhu tinggi tanpa menyerah pada korosi karbon, namun tetap bebas reaktif dengan logam cair. Selain itu, bahan ini membuat h-BN menjadi kandidat yang sangat baik untuk memproduksi pelapis berkinerja tinggi yang digunakan untuk melapisi atau melapisi peralatan industri.

h-BN dapat dikerjakan dengan mudah menggunakan alat pemotong baja berkecepatan tinggi standar dan, bila perlu, alat karbida atau berlian. Karena memungkinkan bentuk dan detail yang rumit dapat dicapai dengan relatif mudah, membuat h-BN ideal untuk aplikasi yang tidak mungkin dilakukan dengan jenis bahan keramik lainnya.

Cubic boron nitride (c-BN) dibuat dengan menekan heksagonal h-BN di bawah tekanan dan suhu tinggi, seperti halnya berlian sintetis yang dibentuk dari grafit. Namun, tidak seperti berlian, c-BN memiliki titik leleh dan tingkat abrasivitas yang rendah sehingga cocok untuk memproduksi lapisan keras dengan ketahanan goresan dan abrasi yang sangat baik.

Modifikasi boron nitrida lonsdaleite menonjol dari modifikasi lainnya sebagai salah satu bahan terkeras yang dikenal. Dengan sifat-sifatnya yang luar biasa dan potensinya yang melampaui c-BN sebagai material terkeras di dunia, sifat-sifatnya yang unik telah membuka jalan baru dalam penelitian material keramik berkinerja tinggi yang dapat menghasilkan aplikasi industri baru; namun, karena ketersediaan komersialnya yang terbatas, lonsdaleite masih belum banyak dieksploitasi saat ini.

Aplikasi

Keramik boron nitrida yang memiliki ketahanan termal, kimiawi, keausan listrik, dan ketahanan terhadap patahan membuatnya ideal untuk banyak aplikasi. Karena ringan dengan konstanta dielektrik yang rendah dan sifat yang sangat tahan lama yang tahan terhadap suhu tinggi - menjadikannya pilihan yang tepat untuk digunakan dalam elektronika daya yang membutuhkan pendinginan - serta kekuatan dan daya tahannya menjadikannya populer digunakan untuk membuat alat potong dan gerinda untuk penggunaan industri kedirgantaraan.

Hexagonal Boron Nitrida (h-BN) adalah salah satu bahan keramik curah yang paling banyak tersedia. Senyawa kristal ini memiliki struktur kristal yang mirip dengan grafit; namun, Boron Nitrida heksagonal secara signifikan lebih keras daripada grafit dan biokompatibel serta mampu bertahan pada suhu tinggi - menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi gigi.

Karena stabilitas termal dan kelembaman kimianya yang luar biasa, h-BN sering digunakan sebagai perisai anti korosi terhadap bahan lain. H-BN dapat mencegah penyerapan air dari logam cair seperti paduan aluminium, magnesium dan seng serta terak yang dihasilkan selama proses peleburan, sehingga memberikan perlindungan komprehensif untuk komponen yang terpapar pada lingkungan tersebut.

H-BN memberikan keramik yang bersentuhan dengan zat-zat ini perlindungan tanpa kompromi dari kaca, garam, dan sebagian besar logam cair - belum lagi serangan kimia - perlindungan yang tak tertandingi. Selain itu, keramik ini tahan terhadap serangan kimia sehingga cocok untuk lingkungan industri yang keras.

Selain sifat-sifat yang diinginkan, h-BN juga mudah dikerjakan dengan mesin. Geometri yang rumit dengan toleransi yang ketat dapat dibuat dengan cepat tanpa menggunakan cairan pendingin atau pelumas - hal ini memudahkan pembuatan komponen dengan akurasi dan pengulangan yang tinggi.

Bahan keramik tradisional, seperti alumina atau zirkonia, mungkin sulit untuk dikerjakan menjadi bentuk yang rumit. Bahan H-BN memiliki keunggulan untuk dikerjakan dengan kecepatan yang lebih tinggi daripada bahan lainnya dan karenanya lebih cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi.

Manufaktur

Komponen boron nitrida biasanya dibuat dengan menekan material secara panas pada suhu dan tekanan tinggi, sehingga menciptakan struktur padat dengan kerapatan yang seragam. Sebagai alternatif, komponen dapat dikerjakan dari balok padat bahan ini. Apa pun metode manufaktur yang digunakan, semua komponen boron nitrida harus terlebih dahulu diperiksa untuk mengetahui adanya cacat visual, komposisi kimia, dan sifat fisik sebelum digunakan ke dalam aplikasi.

Bahan Keramik Boron Nitrida adalah bahan keramik yang dapat dikerjakan dengan mesin yang sangat tangguh, sangat tahan terhadap korosi dan lingkungan yang keras lainnya. Selain itu, non-reaktivitasnya membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan stabilitas suhu tinggi; ditambah lagi, bahan ini tidak akan bereaksi dengan kaca, garam, atau sebagian besar logam sehingga cocok untuk penggunaan berbasis vakum.

BN memiliki banyak aplikasi dan dapat ditemukan dalam beberapa bentuk, mulai dari boron nitrida sinter untuk kinerja suhu tinggi dan bahan abrasif dan pemotongan yang tahan aus hingga bahan tahan aus boron nitrida kubik tahan aus dan pelapis untuk alat ekstrusi, untuk digunakan sebagai bahan pelepas untuk proses pembentukan logam dan penarikan kawat, pelapis yang digunakan pada alat ekstrusi, bahan pelepas yang digunakan selama operasi pembentukan logam atau penarikan kawat serta sifat tahan guncangan termal dan sifat insulasi listrik sehingga membuatnya menjadi pilihan bahan yang cocok untuk komponen elektronik berdaya tinggi karena sifat tahan guncangan termal dan sifat insulasi listrik.

Struktur kristal boron nitrida heksagonal menyerupai grafit, sehingga memberikan banyak manfaat kinerja yang sama. Juga disebut sebagai grafit putih, boron nitrida heksagonal memberikan stabilitas termal yang sangat baik, sifat listrik, dan kemampuan pembuangan panas serta tahan terhadap kekerasan dan abrasi - kualitas yang membuatnya berguna dalam banyak aplikasi industri.

Pyrolitic Boron Nitride (PBN) adalah boron nitrida padat dengan kemurnian sangat tinggi yang diproduksi melalui Deposisi Uap Kimia (Chemical Vapor Deposition/CVD). Sesuai dengan namanya, PBN menawarkan kinerja suhu tinggi yang unggul serta kekuatan mekanis dan dapat dibuat menjadi lembaran tipis yang dapat digunakan dalam pendorong Hall Effect serta bentuk khusus yang dirancang untuk digunakan dalam aplikasi tahan api dan semikonduktor.

Boron nitrida heksagonal dapat dikerjakan dengan mesin dengan toleransi yang tepat, menjadikannya pilihan material yang sangat baik untuk aplikasi yang melibatkan geometri yang rumit. Tim Precision Ceramics memiliki pengalaman luas bekerja dengan bahan serbaguna ini dan dapat membantu merancang komponen untuk memenuhi semua kebutuhan Anda. Untuk menjamin Anda hanya menerima komponen boron nitrida berkualitas tinggi selama produksi, uji kualitas kami meliputi difraksi sinar-X dan uji spektroskopi inframerah transformasi Fourier yang memverifikasi kemurnian, struktur kristal, dan komposisi kimianya.

Pengolahan

Sifat fisik boron nitrida yang khas menjadikannya bahan keramik yang luar biasa, sempurna untuk digunakan di berbagai aplikasi industri. Dari komponen BN yang disinter hingga bahan abrasif dan bahan pemotong tahan aus kubik boron nitrida (cBN), keramik teknis sintetis ini memiliki stabilitas kimiawi dan kekuatan mekanis yang unggul serta sifat termal yang luar biasa untuk penggunaan serba guna.

Boron nitrida adalah bahan yang ideal untuk komponen tungku seperti cincin peleburan, isolator, dan nosel karena transparansi gelombang mikro yang baik dan ketahanan basahnya, sehingga cocok untuk menyegel permukaan yang bersentuhan dengan logam cair atau terak cair. Selain itu, transparansi gelombang mikro yang sangat baik dan ketahanan basahnya membuatnya cocok untuk digunakan sebagai komponen tahan api.

Karena koefisien muai panasnya yang rendah, BN sangat stabil pada rentang suhu yang luas dan tidak terpengaruh secara signifikan oleh kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba. Hal ini memungkinkannya untuk menahan suhu tinggi tanpa mengalami degradasi di lingkungan yang keras, di mana bahan lain akan retak atau terurai dengan cepat.

BN memiliki massa termal yang sangat rendah, yang selanjutnya meningkatkan kinerja termalnya. Jika digabungkan dengan sifat ekspansi termal dan ketahanan oksidasi yang rendah, hal ini membuat BN menjadi pilihan material yang sangat baik untuk aplikasi suhu tinggi; lebih dari rekan-rekan nikel dan kobaltnya!

Sebagai serbuk, BN sangat mudah dikerjakan dengan mesin dengan alat potong baja kecepatan tinggi standar. Perkakas ujung karbida mungkin sesuai untuk kualitas boron nitrida yang lebih menantang (Titanium Nitrida atau ZSBN), sementara perkakas berlian mungkin sesuai untuk kualitas yang sangat keras (ZSBN).

Boron nitrida heksagonal (hBN) dapat dengan mudah digiling menjadi bentuk dengan penggilingan kering menggunakan abrasive atau jet air, sehingga cocok untuk pemesinan bentuk kompleks yang presisi. Selain itu, tidak seperti banyak bahan keramik, boron nitrida menunjukkan ekspansi termal yang minimal sehingga kecepatan potong tetap konsisten selama operasi penggilingan.

Boron nitrida yang disinter dapat diperkuat dengan oksida dan karbida untuk mencapai sifat yang lebih baik. Salah satu bahan tersebut, ZSBN - yang terdiri dari partikel ZrO2 keras yang tersebar merata di antara trombosit BN lunak dalam matriks kaca borosilikat - mendapat manfaat besar dari penguatan dengan oksida dan karbida untuk ketahanan basah, sehingga cocok untuk cincin pemecah pengecoran kontinu serta nozel pengatomisasian logam yang cocok untuk lelehan logam ringan.