Boro nitrido keramika ir daugybė jos pritaikymo būdų

Apdirbama boro nitrido keramika yra ideali medžiaga, kai reikia užtikrinti elektros izoliaciją ir šilumos laidumą, taip pat išskirtinį stiprumą ir atsparumą dilimui, todėl ji tinka ir pjovimo įrankiams.

Šešiabriaunis boro nitridas turi svogūno pavidalo struktūrą su sluoksniais, kurie plokštumoje pasisuka įvairiais kampais, todėl ši medžiaga yra viena tvirčiausių.

Charakteristikos

Boro nitrido keramika yra kietos, stiprios, dilimui ir korozijai atsparios medžiagos, pasižyminčios išskirtinėmis atsparumo dilimui ir korozijai savybėmis. Kaip patvarios medžiagos, galinčios atlaikyti labai aukštą temperatūrą ir radiacijos poveikį, boro nitrido keramika idealiai tinka naudoti branduoliniuose reaktoriuose ir kosminėje erdvėje. Dėl išskirtinių tepimo savybių jos taip pat tinka naudoti gamyboje, kur mažas trinties lygis padeda sklandžiau pjauti metalus pjaunant ar šlifuojant kitus metalus.

Šešiakampis boro nitridas (h-BN) yra esminė inžinerinė keramika, kurios analogiška struktūra panaši į grafito šešiakampius sluoksnius, kuriuose boro ir azoto atomai yra sujungti tvirtais kovalentiniais ryšiais, sudarančiais šešiakampius sluoksnius, kuriuose yra šešiakampės šešiakampės struktūros, išdėstytos šešiakampiuose sluoksniuose, todėl sukuriamos unikalios savybės ir charakteristikos, kurių nėra kitose inžinerinėse keramikose.

H-BN gerai atlaiko ekstremalius smūgius ir įtampą, todėl idealiai tinka naudoti kaip tiglio medžiagą aliuminio, retųjų žemių, keramikos ir kitų metalų metalurgijoje. Be to, jis gali atlaikyti aukštą slėgį ir temperatūrą, nepasiduodamas anglies korozijai, ir nereaguoja su skystuoju metalu. Be to, dėl šios medžiagos h-BN yra puikus kandidatas gaminti didelio efektyvumo dangas, naudojamas pramoninei įrangai dengti.

h-BN galima lengvai apdirbti naudojant standartinius greitapjovio plieno pjovimo įrankius, o prireikus - karbidinius arba deimantinius įrankius. Dėl to galima palyginti lengvai išgauti sudėtingas formas ir detales, todėl h-BN idealiai tinka naudoti kitoms keraminėms medžiagoms, kurių neįmanoma apdirbti naudojant kitų rūšių keramines medžiagas.

Kubinis boro nitridas (c-BN) gaminamas spaudžiant šešiakampį h-BN dideliame slėgyje ir temperatūroje, panašiai kaip sintetinis deimantas susidaro iš grafito. Tačiau, kitaip nei deimantas, c-BN pasižymi žemomis lydymosi temperatūromis ir abrazyvumu, todėl tinka kietoms dangoms, pasižyminčioms puikiu atsparumu įbrėžimams ir dilimui, gaminti.

Boro nitrido lonsdaleito modifikacija išsiskiria iš kitų modifikacijų kaip viena kiečiausių žinomų medžiagų. Dėl savo nepaprastų savybių ir potencialo pranokti net c-BN kaip kiečiausią pasaulyje medžiagą, jo unikalios savybės atvėrė naujas aukštos kokybės keraminių medžiagų mokslinių tyrimų kryptis, kurios gali padėti rasti naujų pramoninių pritaikymų; tačiau dėl riboto komercinio prieinamumo lonsdaleitas šiuo metu dar nepakankamai išnaudojamas.

Paraiškos

Boro nitrido keramika pasižymi atsparumu terminiam, cheminiam, elektriniam dilimui ir lūžiams, todėl puikiai tinka daugeliui paskirčių. Jie yra lengvi, pasižymi maža dielektrine konstanta ir labai patvariomis savybėmis, kurios atlaiko aukštą temperatūrą, todėl puikiai tinka naudoti aušinimo reikalaujančioje galios elektronikoje, taip pat dėl savo tvirtumo ir ilgaamžiškumo jie populiariai naudojami pjovimo ir šlifavimo įrankiams, skirtiems naudoti aviacijos ir kosmoso pramonėje, gaminti.

Šešiakampis boro nitridas (h-BN) yra viena iš plačiausiai prieinamų birių keraminių medžiagų. Šio kristalinio junginio kristalinė struktūra panaši į grafito, tačiau heksagoninis boro nitridas yra gerokai kietesnis už grafitą, biologiškai suderinamas ir atlaiko aukštą temperatūrą, todėl puikiai tinka naudoti odontologijoje.

Dėl išskirtinio šiluminio stabilumo ir cheminio inertiškumo h-BN dažnai naudojamas kaip antikorozinė apsauga nuo kitų medžiagų. H-BN gali neleisti vandeniui įsigerti iš išlydytų metalų, tokių kaip aliuminio, magnio ir cinko lydiniai, taip pat bet kokio šlako, susidarančio lydymo procesų metu, ir taip visapusiškai apsaugoti tokioje aplinkoje veikiamus komponentus.

H-BN užtikrina bekompromisę keramikos, kuri liečiasi su šiomis medžiagomis, apsaugą nuo stiklo, druskų ir daugumos išlydytų metalų, jau nekalbant apie chemines atakas - tai neprilygstama apsauga. Be to, jis atsparus cheminėms atakoms, todėl tinka naudoti atšiaurioje pramoninėje aplinkoje.

Be pageidaujamų savybių, h-BN lengva apdirbti. Sudėtingos geometrijos su mažomis tolerancijomis gali būti greitai sukurtos nenaudojant aušinimo skysčių ar tepalų - tai palengvina didelio tikslumo ir pakartojamumo detalių kūrimą.

Tradicines keramines medžiagas, tokias kaip aliuminio oksidas ar cirkonis, gali būti sunku apdirbti sudėtingomis formomis. H-BN medžiagos privalumas yra tas, kad ją galima apdirbti didesniu greičiu nei šias kitas medžiagas, todėl ji labiau tinka didelio našumo programoms.

Gamyba

Boro nitrido detalės paprastai gaminamos karštai presuojant medžiagą aukštoje temperatūroje ir esant aukštam slėgiui, taip sukuriant tankias vienodo tankio struktūras. Arba dalys gali būti apdirbamos iš vientisų šios medžiagos blokų. Nepriklausomai nuo to, kuris gamybos būdas taikomas, prieš pradedant naudoti visus boro nitrido komponentus, pirmiausia reikia patikrinti, ar nėra vizualinių defektų, cheminės sudėties ir fizikinių savybių.

Boro nitrido keraminė medžiaga yra itin elastinga apdirbama keraminė medžiaga, labai atspari korozijai ir kitoms atšiaurioms aplinkos sąlygoms. Be to, dėl nereaktyvumo ji tinka naudoti, kai reikia aukštos temperatūros stabilumo; be to, ji nereaguoja su stiklu, druskomis ir dauguma metalų, todėl tinka naudoti vakuume.

BN turi daugybę pritaikymo būdų ir gali būti įvairių formų: nuo sukepinto boro nitrido, skirto aukštoms temperatūroms ir atsparaus dilimui abrazyvui bei pjovimo medžiagoms, iki dilimui atsparaus kubinio boro nitrido dilimui atsparių medžiagų ir dangų, skirtų ekstruzijos įrankiams, iki naudojimo kaip atpalaiduojamosios medžiagos metalo formavimo ir vielos tempimo procesuose, dangų, naudojamų ekstruzijos įrankiuose, atpalaiduojamųjų medžiagų, naudojamų atliekant metalo formavimo ar vielos tempimo operacijas, taip pat dėl atsparumo šiluminiam smūgiui ir elektros izoliacijos savybių, todėl dėl atsparumo šiluminiam smūgiui ir elektros izoliacijos savybių jis yra tinkama medžiaga didelės galios elektronikos komponentams.

Šešiakampio boro nitrido kristalinė struktūra panaši į grafito struktūrą, todėl jis pasižymi daugeliu tokių pačių eksploatacinių savybių. Šešiakampio boro nitridas, dar vadinamas baltuoju grafitu, pasižymi puikiu šiluminiu stabilumu, elektrinėmis savybėmis ir šilumos išsklaidymo galimybėmis, o kartu yra kietas ir atsparus dilimui - dėl šių savybių jis naudingas daugelyje pramonės sričių.

Pirolitinis boro nitridas (PBN) yra itin didelio grynumo kietasis boro nitridas, gaminamas cheminio nusodinimo iš garų (CVD) būdu. Kaip matyti iš pavadinimo, PBN pasižymi puikiomis eksploatacinėmis savybėmis aukštoje temperatūroje bei mechaniniu tvirtumu ir gali būti gaminamas iš plonų lakštų, kurie gali būti naudojami Hallo efekto varikliuose, taip pat iš specialių formų, skirtų naudoti ugniai atspariuose ir puslaidininkiniuose įrenginiuose.

Šešiakampį boro nitridą galima apdirbti su tiksliomis tolerancijomis, todėl jis yra puiki medžiaga sudėtingos geometrijos darbams. "Precision Ceramics" komanda turi daug patirties dirbant su šia universalia medžiaga ir gali padėti sukurti komponentus, atitinkančius visus jūsų reikalavimus. Siekdami užtikrinti, kad gamindami gausite tik aukštos kokybės boro nitrido detales, atliekame kokybės bandymus, įskaitant rentgeno spindulių difrakcijos ir Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopijos bandymus, kuriais tikrinamas jo grynumas, kristalinė struktūra ir cheminė sudėtis.

Apdorojimas

Dėl išskirtinių fizikinių savybių boro nitridas yra išskirtinė keraminė medžiaga, puikiai tinkanti naudoti įvairiose pramonės srityse. Ši sintetinė techninė keramika pasižymi puikiu cheminiu stabilumu, mechaniniu tvirtumu ir išskirtinėmis šiluminėmis savybėmis - nuo sukepintų BN komponentų iki kubinio boro nitrido (cBN) dilimui atsparių abrazyvų ir pjovimo medžiagų, todėl ją galima naudoti visur.

Boro nitridas yra ideali medžiaga krosnių komponentams, pavyzdžiui, lydymo žiedams, izoliatoriams ir purkštukams, dėl gero mikrobangų skaidrumo ir atsparumo drėgmei, todėl tinka sandarinti paviršiams, kurie liečiasi su skystaisiais metalais ar išlydytais šlakais. Be to, dėl puikaus mikrobangų skaidrumo ir atsparumo drėgmei ji tinka naudoti ugniai atsparių komponentų gamyboje.

Dėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento BN yra labai stabilus plačiame temperatūrų diapazone, o staigus temperatūros padidėjimas ar sumažėjimas jam nedaro didelės įtakos. Dėl to jis gali atlaikyti aukštą temperatūrą ir nesuirti atšiaurioje aplinkoje, kur kitos medžiagos greitai sutrūkinėtų arba suirtų.

BN pasižymi itin maža šilumine mase, o tai dar labiau pagerina jo šilumines savybes. Kartu su mažo šiluminio plėtimosi ir atsparumo oksidacijai savybėmis BN yra puiki medžiaga, tinkama naudoti aukštose temperatūrose; labiau nei jo analogai iš nikelio ir kobalto!

BN, kaip miltelius, lengva apdirbti standartiniais greitapjovio plieno pjovimo įrankiais. Karbidiniais antgaliais galima apdirbti sudėtingesnių rūšių boro nitridą (titano nitridą arba ZSBN), o deimantiniais įrankiais galima apdirbti labai kietas boro nitrido rūšis (ZSBN).

Šešiakampį boro nitridą (hBN) galima lengvai išfrezuoti sausuoju šlifavimu abrazyvais arba vandens čiurkšlėmis, todėl jis tinka tiksliam sudėtingų formų apdirbimui. Be to, skirtingai nei daugelis keraminių medžiagų, boro nitridas pasižymi minimaliu šiluminiu plėtimusi, todėl frezavimo metu pjovimo greitis išlieka pastovus.

Sukepintas boro nitridas gali būti sustiprintas oksidais ir karbidais, kad būtų pasiektos geresnės savybės. Viena iš tokių medžiagų, ZSBN, sudaryta iš kietų ZrO2 dalelių, tolygiai pasklidusių tarp minkštų BN plokštelių borosilikatinio stiklo matricoje, yra labai naudinga, jei ją sustiprinus oksidais ir karbidais užtikrinamas atsparumas drėgmei, todėl ji tinka nepertraukiamo liejimo nutraukimo žiedams, taip pat metalų purkštukams, tinkantiems lengvųjų metalų lydalams.