Na meer dan twintig jaar ervaring met het selecteren van smeermiddelen en functionele poeders voor metaalbewerking, keramiek en elektronica, ben ik tot de conclusie gekomen dat boornitridepoeder een van die materialen is die stilletjes de verwachtingen overtreft zodra je het daadwerkelijk gaat gebruiken. Mensen noemen het vaak \u201cwit grafiet\u201d omdat de zeshoekige kristalstructuur er op papier hetzelfde uitziet, maar in de praktijk gedraagt het zich heel anders \u2013 en meestal beter \u2013 wanneer de temperatuur stijgt of wanneer koolstofverontreiniging onaanvaardbaar is. Ik heb proeven uitgevoerd, gezien hoe productielijnen erop zijn overgestapt en het verschil in matrijslevensduur, oppervlaktekwaliteit en processtabiliteit waargenomen. Het is niet altijd de goedkoopste optie, maar op de juiste plaatsen verdient het zichzelf terug.<\/p>\n
Hexagonaal boornitride (h-BN) wordt verkregen door booroxide of boorzuur te laten reageren met ammoniak of stikstof bij temperaturen boven 1400 \u00b0C. Het resulterende poeder is wit, zacht en plaatvormig, met lagen die gemakkelijk over elkaar glijden. Die gelaagde structuur geeft het een uitstekende smering, maar in tegenstelling tot grafiet blijft het stabiel in lucht tot ongeveer 1000 \u00b0C en in inerte atmosferen tot ver boven 1400 \u00b0C. Het is ook een elektrische isolator en heeft een behoorlijke thermische geleidbaarheid voor een keramiek \u2014 ongeveer 20\u201330 W\/m\u00b7K in het vlak van de plaatjes. Deze eigenschappen samen maken het bruikbaar op plaatsen waar grafiet zou oxideren, koolstof zou introduceren of elektrische problemen zou veroorzaken.<\/p>\n
Bij warm smeden en extrusie is boornitridepoeder een van mijn favoriete lossingsmiddelen geworden. Grafiet werkt prima bij gematigde temperaturen, maar boven de 700\u2013800 \u00b0C begint het te verbranden en kan het residu achterlaten dat de oppervlakteafwerking aantast. Bij een proef met aluminium extrusie waar ik bij betrokken was, vergeleken we een standaard grafiet-waterdispersie met een 15 % h-BN-dispersie op dezelfde 6061-legeringsblokken. Na 4.000 knuppels vertoonden de met grafiet gecoate matrijzen zichtbare slijtagegroeven en moesten ze worden gepolijst, terwijl de met h-BN gecoate matrijzen nog steeds gladde oppervlakken hadden en onderdelen produceerden met een lagere oppervlakteruwheid (Ra 0,8 \u00b5m versus 1,6 \u00b5m). De h-BN verminderde ook de kracht die nodig was om te extruderen met gemiddeld ongeveer 12 %, wat zich vertaalde in lagere persenergie en minder stilstandtijd voor het wisselen van matrijzen.<\/p>\n
We zagen vergelijkbare verbeteringen bij het warmsmeden van roestvrij staal bij 950 \u00b0C. Uit een vergelijkende test met 200 onderdelen bleek dat matrijzen die met h-BN waren gesmeerd na de bewerking een 28% kleinere slijtage diepte vertoonden, gemeten met een profilometer. De onderdelen kwamen er ook schoner uit \u2014 geen donkere grafietvlekken die soms extra reinigingsstappen vereisen. Het nadeel was de prijs: de h-BN-dispersie was ongeveer 2,5 keer zo duur per liter, maar de langere levensduur van de matrijs en het verminderde nabewerkingswerk compenseerden dit ruimschoots bij die specifieke klus.<\/p>\n
In keramiek en vuurvaste materialen wordt boornitridepoeder vaak toegevoegd als sinterhulpstof of als smeermiddel voor hoge temperaturen in oveninrichtingen. Ik heb het gebruikt in composieten van siliciumnitride en aluminiumoxide, waar we na het sinteren een betere bewerkbaarheid nodig hadden. Door 3\u20135 % fijn h-BN (gemiddelde deeltjesgrootte 5\u201310 \u00b5m) toe te voegen, konden de gebakken onderdelen gemakkelijker worden geslepen zonder dat dit ten koste ging van de sterkte. In een interne vergelijking hadden de h-BN-houdende batches 18 % minder slijptijd op een diamantschijf nodig in vergelijking met de controlebatch, en was het afbrokkelen van de randen merkbaar verminderd.<\/p>\n
Warmtebeheer is een ander gebied waarop het duidelijk zijn nut bewijst. In de elektronica wordt h-BN gebruikt als vulstof in thermische interfacematerialen en gietmassa\u2019s, omdat het warmte geleidt maar tegelijkertijd elektrisch isolerend blijft. In een eenvoudige laboratoriumvergelijking die we enkele jaren geleden uitvoerden, bereikte een siliconenvet gevuld met 30 %-aluminiumoxide ongeveer 1,1 W\/m\u00b7K. Dezelfde basis gevuld met 30 % h-BN (grotere plaatjes) bereikte 2,4 W\/m\u00b7K onder identieke testomstandigheden met behulp van een afgeschermde warmtestroommeter. De h-BN-versie bleef ook zachter bij lage temperaturen, wat de contactweerstand op oneffen oppervlakken ten goede kwam.<\/p>\n
Natuurlijk is boornitride geen wondermiddel. Het is duurder dan grafiet of talk, en zeer fijne kwaliteiten kunnen stofvorming veroorzaken en vereisen een goede ventilatie tijdens het gebruik. Bij sommige metaalbewerkingstoepassingen waar extreme druk vereist is, kunnen molybdeendisulfide of gespecialiseerde synthetische smeermiddelen het qua wrijvingsco\u00ebffici\u00ebnt nog steeds overtreffen. De deeltjesgrootte en zuiverheid zijn van groot belang \u2014 grovere kwaliteiten zorgen voor een betere loslating maar een slechtere verspreiding, terwijl hoogzuivere kwaliteiten essentieel zijn voor elektronica of cosmetica.<\/p>\n
Uit ervaring blijkt dat de beste resultaten worden behaald door de kwaliteit af te stemmen op de toepassing. Voor het warmvervormen van metaal schrijf ik meestal plaatjes van 10\u201320 \u00b5m met een goede vloeibaarheid voor. Voor thermische vulmiddelen of cosmetica werken kwaliteiten van minder dan 10 \u00b5m of zelfs submicron met een gecontroleerd oppervlak beter. Voer altijd een goede test uit op uw eigen apparatuur en materialen in plaats van te vertrouwen op algemene datasheets. In de gevallen waarin we dat deden, leverden boornitridepoeders herhaaldelijk meetbare verbeteringen op in de levensduur van gereedschap, het energieverbruik of de productkwaliteit, waardoor de hogere materiaalkosten gerechtvaardigd waren.<\/p>\n
Het zal nooit alle andere smeermiddelen of vulstoffen vervangen, maar wanneer het proces gepaard gaat met hoge temperaturen, strikte hygi\u00ebne-eisen of elektrische isolatie in combinatie met thermische prestaties, heeft boornitridepoeder een vaste plek in mijn gereedschapskist veroverd. De sleutel is nog steeds dezelfde als bij elk ander speciaal materiaal: begrijp wat het daadwerkelijk doet onder uw specifieke omstandigheden, test het goed en gebruik het waar de prestatiewinst re\u00ebel is in plaats van verondersteld.<\/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\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329"}],"collection":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=329"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":330,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions\/330"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=329"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=329"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=329"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}