Boornitride keramiek en zijn vele toepassingen

Bewerkbare boornitride keramiek is een ideale materiaalkeuze als je op zoek bent naar elektrische isolatie en thermische geleidbaarheid, samen met uitzonderlijke sterkte en slijtvastheid - wat het ook geschikt maakt voor snijgereedschappen.

Hexagonaal boornitride heeft een ui-achtige structuur met lagen die verschillende draaihoeken in het vlak vertonen, waardoor dit materiaal een van de taaiste op de markt is.

Kenmerken

Boornitride keramiek is een hard, sterk, slijtvast en corrosiebestendig materiaal met uitzonderlijke slijtvastheid en corrosiebestendigheid. Als duurzame materialen die bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen en blootstelling aan straling, zijn keramische materialen met boornitride ideale materialen voor gebruik in kernreactoren en ruimtevaarttoepassingen. Hun uitzonderlijke smeereigenschappen maken ze ook geschikt voor gebruik in de productie waar hun lage wrijvingsniveaus helpen om soepeler door metalen te snijden tijdens het wegsnijden of slijpen van andere metalen.

Hexagonaal Boron Nitride (h-BN) is een essentiële keramische techniek met een analoge structuur die lijkt op de zeshoekige lagen van grafiet, waarin boor- en stikstofatomen gebonden zijn door sterke covalente bindingen die zeshoekige lagen vormen die zeshoekige hexagonale structuren bevatten die zeshoekig gerangschikt zijn op zeshoekige lagen, waardoor unieke eigenschappen en kenmerken ontstaan die niet gevonden worden bij andere keramische techniek.

H-BN is goed bestand tegen extreme schokken en spanning, waardoor het ideaal is voor gebruik als smeltkroesmateriaal in de metallurgie van aluminium, zeldzame aardmetalen, keramiek en andere metalen. Bovendien is het bestand tegen hoge druk en temperatuur zonder te bezwijken onder koolstofcorrosie en blijft het reactief met vloeibaar metaal. Bovendien maakt dit materiaal h-BN tot een uitstekende kandidaat voor de productie van hoogwaardige coatings die worden gebruikt voor het bekleden of coaten van industriële apparatuur.

h-BN kan gemakkelijk bewerkt worden met standaard snijdgereedschappen van snelstaal en, indien nodig, met hardmetalen of diamantgereedschappen. Hierdoor kunnen ingewikkelde vormen en details met relatief gemak worden bereikt, waardoor h-BN ideaal is voor toepassingen die anders onmogelijk zijn met andere soorten keramische materialen.

Kubisch boornitride (c-BN) wordt gemaakt door hexagonaal h-BN onder hoge druk en temperatuur te persen, net zoals synthetisch diamant wordt gevormd uit grafiet. In tegenstelling tot diamant heeft c-BN echter een laag smeltpunt en een lage abrasiviteit, waardoor het geschikt is voor de productie van harde coatings met een uitstekende kras- en slijtvastheid.

lonsdaleite modificatie van boornitride onderscheidt zich van andere modificaties als een van de hardste materialen die bekend zijn. Met zijn buitengewone eigenschappen en het potentieel om zelfs c-BN te overtreffen als 's werelds hardste materiaal, hebben zijn unieke eigenschappen nieuwe wegen geopend voor onderzoek naar hoogwaardige keramische materialen die kunnen leiden tot nieuwe industriële toepassingen; vanwege de beperkte commerciële beschikbaarheid blijft lonsdaleiet op dit moment echter onderbenut.

Toepassingen

Boornitride keramiek met zijn thermische, chemische, elektrische slijtvastheid en breukvastheid is ideaal voor veel toepassingen. Ze zijn licht van gewicht, hebben een lage diëlektrische constante en zeer duurzame eigenschappen die bestand zijn tegen hoge temperaturen - waardoor ze zeer geschikt zijn voor gebruik in vermogenselektronica waarvoor koeling nodig is - en door hun sterkte en duurzaamheid worden ze veel gebruikt voor het maken van snij- en slijpgereedschappen voor de ruimtevaartindustrie.

Hexagonaal Boron Nitride (h-BN) is een van de meest algemeen beschikbare keramische materialen in bulk. Deze kristallijne verbinding heeft dezelfde kristalstructuur als grafiet, maar hexagonaal Boron Nitride is aanzienlijk harder dan grafiet, biocompatibel en bestand tegen hoge temperaturen - waardoor het een uitstekende optie is voor tandheelkundige toepassingen.

Door zijn uitzonderlijke thermische stabiliteit en chemische inertie wordt h-BN vaak gebruikt als anticorrosieschild tegen andere materialen. H-BN kan waterabsorptie van gesmolten metalen zoals aluminium-, magnesium- en zinklegeringen voorkomen, evenals slakken die ontstaan tijdens smeltprocessen, en biedt zo uitgebreide bescherming voor componenten die aan dergelijke omgevingen worden blootgesteld.

H-BN biedt keramiek die in contact komt met deze stoffen een compromisloze bescherming tegen glas, zouten en de meeste gesmolten metalen - om nog maar te zwijgen van chemische aanvallen - een ongeëvenaarde bescherming. Bovendien is het bestand tegen chemische aanvallen, waardoor het geschikt is voor zware industriële omgevingen.

Naast de gewenste eigenschappen is h-BN gemakkelijk te bewerken. Complexe geometrieën met krappe toleranties kunnen snel gemaakt worden zonder gebruik van koel- of smeermiddelen - dit vergemakkelijkt het maken van onderdelen met een hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid.

Traditionele keramische materialen, zoals aluminiumoxide of zirkonia, kunnen moeilijk te bewerken zijn tot complexe vormen. H-BN materiaal heeft het voordeel dat het op hogere snelheden kan worden bewerkt dan deze andere materialen en daarom meer geschikt is voor toepassingen met hoge prestaties.

Productie

Onderdelen van boornitride worden meestal gemaakt door het materiaal warm te persen bij hoge temperaturen en druk, waardoor dichte structuren met een uniforme dichtheid ontstaan. Als alternatief kunnen onderdelen machinaal worden bewerkt uit massieve blokken van dit materiaal. Welke productiemethode ook wordt gebruikt, alle onderdelen van boornitride moeten eerst worden gecontroleerd op visuele defecten, chemische samenstelling en fysische eigenschappen voordat ze in toepassingen worden gebruikt.

Het keramische materiaal van het Nitride van het Borium is een uiterst veerkrachtig bewerkbaar keramisch materiaal dat zeer goed bestand is tegen corrosie en andere ruwe omgevingen. Bovendien maakt de non-reactiviteit het geschikt voor toepassingen die stabiliteit op hoge temperatuur vereisen; plus het zal niet reageren met glas, zouten of de meeste metalen waardoor het geschikt is voor gebruik in vacuüm.

BN heeft talloze toepassingen en is te vinden in verschillende vormen, van gesinterd boornitride voor prestaties bij hoge temperaturen en slijtvaste slijp- en snijmaterialen tot slijtvaste kubusvormige boornitride slijtvaste materialen en coatings voor extrusiegereedschappen, tot gebruik als lossingsmiddel voor metaalvorm- en draadtrekprocessen, coatings gebruikt op extrusiegereedschappen, lossingsmiddel gebruikt tijdens metaalvorm- of draadtrekbewerkingen, evenals de thermische schokbestendigheidseigenschappen en elektrische isolatie-eigenschappen waardoor het een geschikte materiaalkeuze is voor elektronische componenten met een hoog vermogen vanwege de thermische schokbestendigheidseigenschappen en elektrische isolatie-eigenschappen.

De kristalstructuur van hexagonaal boornitride lijkt op die van grafiet en biedt veel van dezelfde prestatievoordelen. Zeshoekig boornitride wordt ook wel wit grafiet genoemd en biedt uitstekende thermische stabiliteit, elektrische eigenschappen en mogelijkheden om warmte af te voeren, terwijl het zowel hard als slijtvast is - kwaliteiten die het nuttig maken in veel industriële toepassingen.

Pyrolitisch boornitride (PBN) is een zeer zuiver vast boornitride dat wordt geproduceerd door middel van chemische dampdepositie (CVD). Zoals de naam al aangeeft, biedt PBN superieure prestaties bij hoge temperaturen en mechanische sterkte en kan het worden gemaakt in dunne platen die kunnen worden gebruikt in Hall Effect stuwraketten en in aangepaste vormen die zijn ontworpen voor gebruik in vuurvaste en halfgeleidertoepassingen.

Hexagonaal boornitride kan bewerkt worden met nauwkeurige toleranties, waardoor het een uitstekende materiaalkeuze is voor toepassingen met complexe geometrieën. Het team van Precision Ceramics heeft uitgebreide ervaring in het werken met dit veelzijdige materiaal en kan helpen bij het ontwerpen van onderdelen die aan al uw eisen voldoen. Om te garanderen dat u alleen hoogwaardige boornitride onderdelen ontvangt tijdens de productie, omvatten onze kwaliteitstesten röntgendiffractie en Fourier transform infrarood spectroscopie testen die respectievelijk de zuiverheid, kristalstructuur en chemische samenstelling verifiëren.

Verwerking

De onderscheidende fysieke eigenschappen van boornitride maken het een uitstekend keramisch materiaal, perfect voor gebruik in tal van industriële toepassingen. Van gesinterde BN componenten tot kubische boornitride (cBN) slijtvaste slijp- en snijmaterialen, deze synthetische technische keramiek biedt superieure chemische stabiliteit en mechanische sterkte samen met uitzonderlijke thermische eigenschappen voor allround gebruik.

Boornitride is een ideaal materiaal voor ovenonderdelen zoals smeltringen, isolatoren en spuitmonden vanwege de goede microgolftransparantie en natte bestendigheid, waardoor het geschikt is voor het afdichten van oppervlakken die in contact komen met vloeibare metalen of gesmolten slakken. Bovendien maken de uitstekende microgolftransparantie en natte bestendigheid het geschikt voor gebruik als vuurvaste componenten.

Dankzij de lage thermische uitzettingscoëfficiënt is BN zeer stabiel over een breed temperatuurbereik en wordt het niet significant beïnvloed door plotselinge temperatuurstijgingen en -dalingen. Hierdoor is het bestand tegen hoge temperaturen zonder af te breken in ruwe omgevingen waar andere materialen snel zouden barsten of ontbinden.

BN heeft een extreem lage thermische massa, wat de thermische prestaties nog verder verbetert. In combinatie met zijn lage thermische uitzetting en oxidatiebestendigheid maakt dit BN een uitstekende materiaalkeuze voor toepassingen bij hoge temperaturen; meer nog dan zijn tegenhangers van nikkel en kobalt!

Als poeder is BN eenvoudig te bewerken met standaard snijstalen. Gereedschappen met hardmetalen punten kunnen geschikt zijn voor moeilijkere soorten boornitride (titaniumnitride of ZSBN), terwijl diamantgereedschappen geschikt kunnen zijn voor zeer harde soorten (ZSBN).

Hexagonaal boornitride (hBN) kan gemakkelijk in vorm worden gefreesd met droog slijpen met slijpmiddelen of waterstralen, waardoor het geschikt is voor het nauwkeurig bewerken van complexe vormen. Bovendien vertoont boornitride, in tegenstelling tot veel keramische materialen, een minimale thermische uitzetting waardoor de snijsnelheden constant blijven tijdens freesbewerkingen.

Gesinterd boornitride kan versterkt worden met oxiden en carbiden om verbeterde eigenschappen te verkrijgen. Eén zo'n materiaal, ZSBN - bestaande uit harde ZrO2 deeltjes gelijkmatig verdeeld tussen zachte BN plaatjes in een borosilicaatglas matrix - heeft veel baat bij versterking met oxiden en carbiden voor natte weerstand, waardoor het geschikt is voor continu gietende breekringen en metaalverstuivers geschikt voor lichte metaalsmelten.