窒化ホウ素セラミックとその多くの用途

機械加工が可能な窒化ホウ素セラミックは、電気絶縁性と熱伝導性、そして卓越した強度と耐摩耗性を求める場合に理想的な材料であり、切削工具にも適しています。

六方晶窒化ホウ素は、さまざまな面内ねじれ角を示す層を持つタマネギのような構造が特徴で、この材料を最も強靭なもののひとつにしている。

特徴

窒化ホウ素セラミックスは、硬くて強く、耐摩耗性と耐食性に優れた材料です。窒化ホウ素セラミックスは、非常に高い温度と放射線暴露に耐えることができる耐久性のある材料として、原子炉や航空宇宙用途に理想的な材料です。その卓越した潤滑特性により、製造用途にも適しており、摩擦レベルが低いため、他の金属を切断または研磨する際に、金属をよりスムーズに切断することができます。

六方晶窒化ホウ素（h-BN）は、ホウ素原子と窒素原子が強い共有結合によって結合し、六角形層上に六角形に配置された六方晶構造を含む六角形層を形成する、グラファイトの六角形層に類似したアナログ構造を持つ本質的なエンジニアリング・セラミックスであり、他のエンジニアリング・セラミックスには見られないユニークな特性と特性を生み出している。

H-BNは極度の衝撃や応力に耐えるため、アルミニウム、レアアース、セラミックス、その他の金属の冶金におけるるつぼ材料として理想的です。さらに、炭素腐食に屈することなく、高圧と高温に耐えることができ、液体金属と反応しないままである。さらに、h-BNは、産業機器のラインやコーティングに使用される高性能コーティングの製造に最適な材料である。

h-BNは、標準的な高速度鋼切削工具や、必要に応じて超硬工具やダイヤモンド工具を使用して簡単に加工することができます。h-BNは、複雑な形状や細部を比較的容易に実現できるため、他の種類のセラミック材料では不可能な用途に最適です。

立方晶窒化ホウ素（c-BN）は、六方晶のh-BNを高温高圧下で加圧成形して作られる。しかし、ダイヤモンドとは異なり、c-BNは融点と研磨性が低いのが特徴で、耐傷性と耐摩耗性に優れた硬質コーティングの製造に適している。

窒化ホウ素のロンスデライト改質は、既知の最も硬い材料の一つとして、他の改質とは一線を画している。その驚異的な特性と、c-BNをも凌ぐ世界最高硬度の材料となる可能性により、そのユニークな特性は、新しい産業用途につながる可能性のある高性能セラミック材料研究の新たな道を開いた。

アプリケーション

窒化ホウ素セラミックスは、耐熱性、耐薬品性、耐電気摩耗性、耐破壊性を誇り、多くの用途に最適です。軽量で誘電率が低く、高温に耐える耐久性に優れているため、冷却が必要なパワーエレクトロニクスでの使用に最適であり、また、強度と耐久性に優れているため、航空宇宙産業用の切削工具や研削工具の製造によく使用されている。

六方晶窒化ホウ素（h-BN）は、最も広く利用されているバルクセラミック材料の一つです。この結晶性化合物はグラファイトと類似の結晶構造を有していますが、六方晶窒化ホウ素はグラファイトよりも著しく硬く、高温に耐えることができる一方で生体適合性があるため、歯科用途の優れた選択肢となっています。

h-BNは、その卓越した熱安定性と化学的不活性から、他の材料に対する防錆シールドとして採用されることが多い。H-BNは、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛合金などの溶融金属や、製錬工程で発生するスラグからの吸水を防ぐことができ、このような環境にさらされる部品を包括的に保護します。

H-BNは、これらの物質と接触するセラミックに、化学的攻撃はもちろんのこと、ガラス、塩、溶融金属のほとんどから妥協のない保護を提供します。さらに、化学的攻撃にも耐性があるため、過酷な産業環境に適しています。

h-BNは、その望ましい特性だけでなく、加工も容易である。クーラントや潤滑剤を使用することなく、公差の厳しい複雑な形状を短時間で加工することができ、高精度で再現性の高い部品を作ることができます。

アルミナやジルコニアのような従来のセラミック材料は、複雑な形状に加工するのが難しい場合があります。H-BN材料は、これらの他の材料よりも高速で加工できるという利点があるため、高性能用途に適している。

製造業

窒化ホウ素の部品は通常、高温高圧で材料をホットプレスすることにより、均一な密度を持つ緻密な構造を作り出す。また、この材料の固体ブロックから部品を機械加工することもある。どの製造方法が採用されるにせよ、すべての窒化ホウ素部品は、アプリケーションに配備される前に、まず外観上の欠陥、化学組成、物理的特性をチェックする必要があります。

窒化ホウ素セラミック材料は、非常に弾力性のある機械加工可能なセラミック材料であり、腐食やその他の過酷な環境に対して高い耐性があります。さらに、非反応性であるため、高温安定性を必要とする用途に適しています。また、ガラス、塩、ほとんどの金属と反応しないため、真空ベースの使用に適しています。

BNには数多くの用途があり、高温性能、耐摩耗性研磨材および切削材用の窒化ホウ素焼結体から、耐摩耗性立方晶窒化ホウ素耐摩耗材料および押出工具用コーティング、金属成形および伸線工程用の離型剤としての使用、押出工具に使用されるコーティング、金属成形または伸線作業中に使用される離型剤、また、その熱衝撃抵抗特性および電気絶縁特性により、ハイパワー電子部品に適した材料選択となっているなど、いくつかの形態で見出すことができる。

六方晶窒化ホウ素の結晶構造は黒鉛に似ており、同じ性能上の利点を多く備えています。白色黒鉛とも呼ばれる六方晶窒化ホウ素は、優れた熱安定性、電気特性、熱放散能力を発揮する一方、硬質で耐摩耗性に優れているため、多くの産業用途で重宝されています。

パイロライト窒化ホウ素（PBN）は、化学気相成長法（CVD）により製造される超高純度の固体窒化ホウ素です。その名の通り、PBNは優れた高温性能と機械的強度を持ち、ホール効果スラスターに使用できる薄板や、耐火物や半導体用途に設計されたカスタム形状にすることができます。

六方晶窒化ホウ素は精密な公差で機械加工できるため、複雑な形状を伴う用途に最適な材料です。Precision Ceramicsのチームは、この多用途材料での作業経験が豊富で、お客様のあらゆる要件を満たす部品の設計を支援できます。製造中に高品質の窒化ホウ素部品のみを受け取ることを保証するために、当社の品質試験には、それぞれ純度、結晶構造、化学組成を検証するX線回折およびフーリエ変換赤外分光法試験が含まれます。

加工

窒化ホウ素の特徴的な物理的特性により、優れたセラミック材料として数多くの産業用途に最適です。BN焼結部品から立方晶窒化ホウ素（cBN）耐摩耗研磨材や切削材に至るまで、この合成テクニカルセラミックは、優れた化学的安定性と機械的強度を誇り、卓越した熱特性によりオールラウンドに使用できます。

窒化ホウ素は、その優れたマイクロ波透過性と耐湿性により、溶解リング、絶縁体、ノズルなどの炉部品に理想的な材料であり、液体金属や溶融スラグと接触する表面のシールに適しています。さらに、優れたマイクロ波透過性と耐湿性により、耐火物部品としての使用にも適しています。

BNは熱膨張係数が低いため、広い温度範囲にわたって非常に安定しており、急激な温度の上昇や下降にも大きな影響を受けない。このため、他の素材ではすぐにクラックが入ったり分解してしまうような過酷な環境でも、劣化することなく高温に耐えることができる。

BNは熱質量が極めて小さいため、熱性能がさらに向上します。その低熱膨張と耐酸化特性と相まって、BNはニッケルやコバルトよりも高温用途に適した優れた材料となっている！

粉末であるBNは、標準的な高速度鋼の切削工具で簡単に加工できる。窒化ホウ素の難易度の高い材種（窒化チタンまたはZSBN）には超硬チップ工具が、非常に硬い材種（ZSBN）にはダイヤモンド工具が適している場合がある。

六方晶窒化ホウ素（hBN）は、砥粒やウォータージェットを使用した乾式研削で簡単に形状をフライス加工できるため、複雑な形状の精密加工に適しています。さらに、多くのセラミック材料とは異なり、窒化ホウ素は熱膨張が小さいため、フライス加工中の切削速度が一定に保たれます。

窒化ホウ素焼結体は、酸化物や炭化物で強化することで、特性を向上させることができる。そのような材料のひとつであるZSBNは、ホウケイ酸ガラスマトリックス中の柔らかいBNプレートレットの中に硬いZrO2粒子が均一に分散したもので、耐湿性のために酸化物や炭化物で強化することで大きな利益を得ており、連続鋳造ブレークリングや軽金属溶融に適した金属噴霧ノズルに適している。