Etter mer enn tjue \u00e5r med \u00e5 velge ut sm\u00f8remidler og funksjonelle pulver til metallforming, keramikk og elektronikk, har jeg kommet til \u00e5 betrakte bornitridpulver som et av de materialene som stille og rolig overg\u00e5r forventningene n\u00e5r man f\u00f8rst tar det i bruk. Folk kaller det ofte \u201chvit grafitt\u201d fordi den sekskantede krystallstrukturen ser lik ut p\u00e5 papiret, men i praksis oppf\u00f8rer det seg helt annerledes \u2013 og vanligvis bedre \u2013 n\u00e5r temperaturen stiger eller n\u00e5r forurensning med karbon er uakseptabelt. Jeg har gjennomf\u00f8rt tester, sett produksjonslinjer g\u00e5 over til det og opplevd forskjellen i formlevetid, overflatekvalitet og prosessstabilitet. Det er ikke alltid det billigste alternativet, men p\u00e5 de riktige stedene tjener det seg inn igjen.<\/p>\n
Sekskantet bornitrid (h-BN) fremstilles ved \u00e5 la boroksid eller borsyre reagere med ammoniakk eller nitrogen ved temperaturer over 1400 \u00b0C. Det resulterende pulveret er hvitt, mykt og plateformet, med lag som glir lett over hverandre. Den lagdelte strukturen gir det utmerket sm\u00f8reevne, men i motsetning til grafitt forblir det stabilt i luft opp til ca. 1000 \u00b0C og i inerte atmosf\u00e6rer godt over 1400 \u00b0C. Det er ogs\u00e5 en elektrisk isolator og har god varmeledningsevne for \u00e5 v\u00e6re et keramisk materiale \u2014 rundt 20\u201330 W\/m\u00b7K i platenees plan. Disse egenskapene til sammen gj\u00f8r det nyttig der grafitt ville oksidere, tilf\u00f8re karbon eller for\u00e5rsake elektriske problemer.<\/p>\n
Ved varmsmidning og ekstrudering har bornitridpulver blitt et av mine foretrukne slipemidler. Grafitt fungerer bra ved moderate temperaturer, men over 700\u2013800 \u00b0C begynner det \u00e5 brenne bort og kan etterlate rester som p\u00e5virker overflatefinishen. I et fors\u00f8k med aluminiumsekstrudering som jeg var involvert i, sammenlignet vi en standard grafitt-vann-dispersjon med en 15 % h-BN-dispersjon p\u00e5 de samme 6061-legeringsblokkene. Etter 4 000 stenger viste de grafittbelagte matrisene synlige slitasjegroper og m\u00e5tte poleres, mens de h-BN-belagte matrisene fortsatt hadde glatte overflater og produserte deler med lavere overflateruhet (Ra 0,8 \u00b5m mot 1,6 \u00b5m). h-BN reduserte ogs\u00e5 kraften som trengtes for \u00e5 ekstrudere med omtrent 12 % i gjennomsnitt, noe som resulterte i lavere pressenergi og mindre nedetid ved matrisebytte.<\/p>\n
Vi s\u00e5 tilsvarende forbedringer ved varmsmidning av rustfritt st\u00e5l ved 950 \u00b0C. En side-ved-side-test p\u00e5 200 deler viste at smidestempler smurt med h-BN hadde 28 % mindre slitasjedybde m\u00e5lt med profilometer etter produksjonsomgangen. Delene kom ogs\u00e5 ut renere \u2013 uten m\u00f8rke grafittflekker som noen ganger krever ekstra rengj\u00f8ringstrinn. Ulempen var kostnaden: h-BN-dispersjonen var omtrent 2,5 ganger dyrere per liter, men den forlengede levetiden til matrisene og redusert omarbeiding veide mer enn opp for dette i akkurat denne jobben.<\/p>\n
Innen keramikk og ildfaste materialer tilsettes ofte bornitridpulver som sintringshjelpemiddel eller som h\u00f8ytemperatursm\u00f8remiddel i ovnsinnredning. Jeg har brukt det i silisiumnitrid- og aluminiumoksidkompositter der vi trengte bedre bearbeidbarhet etter sintring. Tilsetning av 3\u20135 % fint h-BN (gjennomsnittlig partikkelst\u00f8rrelse 5\u201310 \u00b5m) gjorde det lettere \u00e5 slipe de brente delene uten \u00e5 ofre mye styrke. I en intern sammenligning krevde de h-BN-holdige batchene 18 % kortere slipetid p\u00e5 en diamantskive sammenlignet med kontrollbatchen, og kantavskalling ble merkbart redusert.<\/p>\n
Varmestyring er et annet omr\u00e5de der stoffet viser tydelig verdi. Innen elektronikk brukes h-BN som fyllstoff i termiske grensesnittmaterialer og innst\u00f8pningsmasser, fordi det leder varme samtidig som det forblir elektrisk isolerende. I en enkel laboratorie sammenligning vi gjennomf\u00f8rte for noen \u00e5r siden, oppn\u00e5dde et silikonfett fylt med 30 %-aluminiumoksid en varmeledningsevne p\u00e5 ca. 1,1 W\/m\u00b7K. Den samme basen fylt med 30 % h-BN (st\u00f8rre platelform) n\u00e5dde 2,4 W\/m\u00b7K under identiske testforhold ved bruk av en beskyttet varmestr\u00f8mningsm\u00e5ler. h-BN-versjonen forble ogs\u00e5 mykere ved lave temperaturer, noe som bidro til lavere kontaktmotstand p\u00e5 ujevne overflater.<\/p>\n
Selvf\u00f8lgelig er bornitrid ikke noe magisk middel. Det koster mer enn grafitt eller talkum, og sv\u00e6rt fine kvaliteter kan v\u00e6re st\u00f8vete og krever god ventilasjon ved h\u00e5ndtering. I enkelte metallbearbeidingsprosesser der det kreves ekstremt h\u00f8yt trykk, kan molybdendisulfid eller spesialiserte syntetiske sm\u00f8remidler fremdeles overg\u00e5 det n\u00e5r det gjelder friksjonskoeffisienten alene. Partikkelst\u00f8rrelse og renhet har stor betydning \u2013 grovere kvaliteter gir bedre frigj\u00f8ring, men d\u00e5rligere spredning, mens h\u00f8yrene kvaliteter er avgj\u00f8rende for elektronikk eller kosmetikk.<\/p>\n
Erfaringsmessig oppn\u00e5r man de beste resultatene ved \u00e5 tilpasse materialkvaliteten til oppgaven. Ved varmforming av metall spesifiserer jeg vanligvis 10\u201320 \u00b5m store plateletter med god flytbarhet. For termiske fyllstoffer eller kosmetiske produkter fungerer kvaliteter under 10 \u00b5m eller til og med under mikron, med kontrollert overflateareal, bedre. Gj\u00f8r alltid en skikkelig test p\u00e5 ditt eget utstyr og dine egne materialer, i stedet for \u00e5 stole p\u00e5 generiske datablad. I de tilfellene hvor vi har gjort det, har bornitridpulver gjentatte ganger gitt m\u00e5lbare forbedringer i verkt\u00f8yets levetid, energiforbruk eller produktkvalitet, noe som har rettferdiggjort den h\u00f8yere materialkostnaden.<\/p>\n
Det vil aldri erstatte alle andre sm\u00f8remidler eller fyllstoffer, men n\u00e5r prosessen inneb\u00e6rer h\u00f8ye temperaturer, krav til renhet eller elektrisk isolasjon i tillegg til termisk ytelse, har bornitridpulver sikret seg en fast plass i verkt\u00f8ysettet mitt. N\u00f8kkelen er fortsatt den samme som for ethvert spesialmateriale: forst\u00e5 hva det faktisk gj\u00f8r under dine spesifikke forhold, test det grundig, og bruk det der ytelsesgevinsten er reell, ikke bare antatt.<\/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\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329"}],"collection":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=329"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":330,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions\/330"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=329"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=329"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=329"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}