Po ponad dwudziestu latach zajmowania si\u0119 doborem smar\u00f3w i proszk\u00f3w funkcjonalnych do obr\u00f3bki plastycznej metali, ceramiki i elektroniki, doszed\u0142em do wniosku, \u017ce proszek azotku boru nale\u017cy do tych materia\u0142\u00f3w, kt\u00f3re po faktycznym zastosowaniu niepostrze\u017cenie przewy\u017cszaj\u0105 oczekiwania. Ludzie cz\u0119sto nazywaj\u0105 go \u201cbia\u0142ym grafitem\u201d, poniewa\u017c jego heksagonalna struktura krystaliczna wygl\u0105da podobnie na papierze, ale w praktyce zachowuje si\u0119 zupe\u0142nie inaczej \u2014 i zazwyczaj lepiej \u2014 gdy temperatura wzrasta lub gdy zanieczyszczenie w\u0119glem jest niedopuszczalne. Przeprowadzi\u0142em testy, obserwowa\u0142em, jak linie produkcyjne przechodz\u0105 na ten materia\u0142, i widzia\u0142em r\u00f3\u017cnic\u0119 w trwa\u0142o\u015bci matryc, jako\u015bci powierzchni i stabilno\u015bci procesu. Nie zawsze jest to najta\u0144sza opcja, ale w odpowiednich miejscach zwraca si\u0119 sama.<\/p>\n
Azotek boru o strukturze heksagonalnej (h-BN) otrzymuje si\u0119 w wyniku reakcji tlenku boru lub kwasu borowego z amoniakiem lub azotem w temperaturach powy\u017cej 1400 \u00b0C. Powsta\u0142y proszek jest bia\u0142y, mi\u0119kki i p\u0142ytkowaty, a jego warstwy \u0142atwo si\u0119 po sobie przesuwaj\u0105. Ta warstwowa struktura nadaje mu doskona\u0142\u0105 smarowno\u015b\u0107, ale w przeciwie\u0144stwie do grafitu pozostaje stabilny w powietrzu do oko\u0142o 1000 \u00b0C, a w atmosferach oboj\u0119tnych znacznie powy\u017cej 1400 \u00b0C. Jest to r\u00f3wnie\u017c izolator elektryczny i ma przyzwoit\u0105 przewodno\u015b\u0107 ciepln\u0105 jak na ceramik\u0119 \u2014 oko\u0142o 20\u201330 W\/m\u00b7K w p\u0142aszczy\u017anie p\u0142ytek. Te w\u0142a\u015bciwo\u015bci razem sprawiaj\u0105, \u017ce jest on przydatny tam, gdzie grafit ulega\u0142by utlenieniu, wprowadza\u0142by w\u0119giel lub powodowa\u0142by problemy elektryczne.<\/p>\n
W procesach kucia na gor\u0105co i wyt\u0142aczania proszek azotku boru sta\u0142 si\u0119 jednym z moich ulubionych \u015brodk\u00f3w antyadhezyjnych. Grafit sprawdza si\u0119 dobrze w umiarkowanych temperaturach, ale powy\u017cej 700\u2013800 \u00b0C zaczyna si\u0119 wypala\u0107 i mo\u017ce pozostawia\u0107 osad, kt\u00f3ry wp\u0142ywa na jako\u015b\u0107 wyko\u0144czenia powierzchni. W jednym z test\u00f3w wyt\u0142aczania aluminium, w kt\u00f3rym bra\u0142em udzia\u0142, por\u00f3wnali\u015bmy standardow\u0105 dyspersj\u0119 grafitu w wodzie z dyspersj\u0105 15 % h-BN na tych samych k\u0119sach ze stopu 6061. Po 4000 k\u0119sach matryce pokryte grafitem wykazywa\u0142y widoczne rowki zu\u017cycia i wymaga\u0142y polerowania, podczas gdy matryce pokryte h-BN nadal mia\u0142y g\u0142adkie powierzchnie i wytwarza\u0142y cz\u0119\u015bci o mniejszej chropowato\u015bci powierzchni (Ra 0,8 \u00b5m w por\u00f3wnaniu z 1,6 \u00b5m). h-BN zmniejszy\u0142 r\u00f3wnie\u017c si\u0142\u0119 potrzebn\u0105 do wyt\u0142aczania \u015brednio o oko\u0142o 12 %, co prze\u0142o\u017cy\u0142o si\u0119 na mniejsze zu\u017cycie energii prasy i mniej przestoj\u00f3w zwi\u0105zanych z wymian\u0105 matryc.<\/p>\n
Podobne korzy\u015bci zaobserwowali\u015bmy podczas kucia na gor\u0105co stali nierdzewnej w temperaturze 950 \u00b0C. Test por\u00f3wnawczy przeprowadzony na 200 elementach wykaza\u0142, \u017ce matryce nasmarowane h-BN wykazywa\u0142y po zako\u0144czeniu cyklu o 28% mniejsz\u0105 g\u0142\u0119boko\u015b\u0107 zu\u017cycia, zmierzon\u0105 profilometrem. Cz\u0119\u015bci by\u0142y r\u00f3wnie\u017c czystsze \u2014 nie by\u0142o na nich ciemnych smug grafitu, kt\u00f3re czasami wymagaj\u0105 dodatkowych czynno\u015bci czyszcz\u0105cych. Minusem by\u0142 koszt: dyspersja h-BN by\u0142a oko\u0142o 2,5 razy dro\u017csza za litr, ale wyd\u0142u\u017cona \u017cywotno\u015b\u0107 matrycy i zmniejszona ilo\u015b\u0107 przer\u00f3bek z nawi\u0105zk\u0105 to zrekompensowa\u0142y w tym konkretnym zadaniu.<\/p>\n
W przemy\u015ble ceramicznym i ogniotrwa\u0142ym proszek azotku boru jest cz\u0119sto stosowany jako \u015brodek wspomagaj\u0105cy spiekanie lub jako smar wysokotemperaturowy w elementach wyposa\u017cenia piec\u00f3w. Stosowa\u0142em go w kompozytach z azotku krzemu i tlenku glinu, gdzie potrzebowali\u015bmy lepszej obrabialno\u015bci po spiekaniu. Dodanie 3\u20135% drobnego h-BN (\u015brednia wielko\u015b\u0107 cz\u0105stek 5\u201310 \u00b5m) poprawi\u0142o \u0142atwo\u015b\u0107 szlifowania wypalonych element\u00f3w bez znacznego obni\u017cenia wytrzyma\u0142o\u015bci. W jednym z wewn\u0119trznych por\u00f3wna\u0144 partie zawieraj\u0105ce h-BN wymaga\u0142y o 18% mniej czasu szlifowania na tarczy diamentowej w por\u00f3wnaniu z parti\u0105 kontroln\u0105, a odpryskiwanie kraw\u0119dzi uleg\u0142o zauwa\u017calnemu zmniejszeniu.<\/p>\n
Zarz\u0105dzanie temperatur\u0105 to kolejny obszar, w kt\u00f3rym materia\u0142 ten wykazuje wyra\u017ane zalety. W elektronice h-BN stosuje si\u0119 jako wype\u0142niacz w materia\u0142ach termoprzewodz\u0105cych i masach zalewowych, poniewa\u017c przewodzi ciep\u0142o, zachowuj\u0105c jednocze\u015bnie w\u0142a\u015bciwo\u015bci izolacyjne. W prostym por\u00f3wnaniu laboratoryjnym, kt\u00f3re przeprowadzili\u015bmy kilka lat temu, smar silikonowy wype\u0142niony 30% tlenku glinu % osi\u0105gn\u0105\u0142 oko\u0142o 1,1 W\/m\u00b7K. Ta sama baza wype\u0142niona 30% h-BN % (gatunek o wi\u0119kszych p\u0142ytkach) osi\u0105gn\u0119\u0142a 2,4 W\/m\u00b7K w identycznych warunkach testowych przy u\u017cyciu chronionego miernika przep\u0142ywu ciep\u0142a. Wersja z h-BN pozostawa\u0142a r\u00f3wnie\u017c bardziej mi\u0119kka w niskich temperaturach, co pomog\u0142o w zmniejszeniu oporu styku na nier\u00f3wnych powierzchniach.<\/p>\n
Oczywi\u015bcie azotek boru nie jest materia\u0142em cudownym. Kosztuje wi\u0119cej ni\u017c grafit czy talk, a bardzo drobnoziarniste odmiany mog\u0105 pyli\u0107 i wymagaj\u0105 dobrej wentylacji podczas pracy. W niekt\u00f3rych zastosowaniach zwi\u0105zanych z obr\u00f3bk\u0105 plastyczn\u0105 metali, gdzie konieczne jest stosowanie ekstremalnego ci\u015bnienia, dwusiarczek molibdenu lub specjalistyczne smary syntetyczne mog\u0105 nadal przewy\u017csza\u0107 go pod wzgl\u0119dem samego wsp\u00f3\u0142czynnika tarcia. Rozmiar cz\u0105stek i czysto\u015b\u0107 maj\u0105 du\u017ce znaczenie \u2014 grubsze gatunki zapewniaj\u0105 lepsze oddzielanie, ale gorsz\u0105 dyspersj\u0119, podczas gdy gatunki o wysokiej czysto\u015bci s\u0105 niezb\u0119dne w elektronice lub kosmetykach.<\/p>\n
Z do\u015bwiadczenia wiem, \u017ce najlepsze wyniki osi\u0105ga si\u0119, dobieraj\u0105c gatunek materia\u0142u do konkretnego zadania. Do formowania gor\u0105cego metalu zazwyczaj zalecam p\u0142ytki o wielko\u015bci 10\u201320 \u00b5m, charakteryzuj\u0105ce si\u0119 dobr\u0105 p\u0142ynno\u015bci\u0105. W przypadku wype\u0142niaczy termicznych lub kosmetyk\u00f3w lepiej sprawdzaj\u0105 si\u0119 gatunki poni\u017cej 10 \u00b5m, a nawet submikronowe, o kontrolowanej powierzchni. Zawsze nale\u017cy przeprowadzi\u0107 odpowiednie testy na rzeczywistym sprz\u0119cie i materia\u0142ach, zamiast polega\u0107 na og\u00f3lnych arkuszach danych. W przypadkach, w kt\u00f3rych to zrobili\u015bmy, proszki azotku boru wielokrotnie zapewnia\u0142y wymiern\u0105 popraw\u0119 trwa\u0142o\u015bci narz\u0119dzi, zu\u017cycia energii lub jako\u015bci produktu, co uzasadnia\u0142o wy\u017cszy koszt materia\u0142u.<\/p>\n
Nigdy nie zast\u0105pi on wszystkich innych smar\u00f3w czy wype\u0142niaczy, ale gdy proces wi\u0105\u017ce si\u0119 z wysok\u0105 temperatur\u0105, wymogiem czysto\u015bci lub izolacj\u0105 elektryczn\u0105 w po\u0142\u0105czeniu z w\u0142a\u015bciwo\u015bciami termicznymi, proszek azotku boru na sta\u0142e zago\u015bci\u0142 w moim zestawie narz\u0119dzi. Klucz do sukcesu pozostaje taki sam, jak w przypadku ka\u017cdego materia\u0142u specjalistycznego: nale\u017cy zrozumie\u0107, jak faktycznie zachowuje si\u0119 on w konkretnych warunkach, odpowiednio go przetestowa\u0107 i stosowa\u0107 tam, gdzie wzrost wydajno\u015bci jest rzeczywisty, a nie tylko zak\u0142adany.<\/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\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329"}],"collection":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=329"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":330,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions\/330"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=329"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=329"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=329"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}