Po ve\u010d kot dvajsetih letih izbiranja maziv in funkcionalnih prahov za obdelavo kovin, keramiko in elektroniko sem pri\u0161el do zaklju\u010dka, da je prah iz borovega nitrida eden tistih materialov, ki tiho presega pri\u010dakovanja, ko ga enkrat dejansko uporabi\u0161. Ljudje ga pogosto imenujejo \u201cbeli grafit\u201d, ker je njegova heksagonalna kristalna struktura na papirju videti podobna, vendar se v praksi obna\u0161a zelo druga\u010de \u2013 in ponavadi bolje \u2013, ko se temperature dvignejo ali ko je onesna\u017eenje z ogljikom nesprejemljivo. Opravil sem preskuse, opazoval prehod proizvodnih linij na ta material in videl razliko v \u017eivljenjski dobi matric, kakovosti povr\u0161ine in stabilnosti procesa. Ni vedno najcenej\u0161a mo\u017enost, vendar se na pravih mestih izpla\u010da.<\/p>\n
Heksagonalni borov nitrid (h-BN) nastane z reakcijo borovega oksida ali borove kisline z amoniakom ali du\u0161ikom pri temperaturah nad 1400 \u00b0C. Nastali prah je bel, mehak in plo\u0161\u010dat, s plastmi, ki se med seboj zlahka drsijo. Ta plastna struktura mu daje odli\u010dno mazljivost, vendar za razliko od grafita ostane stabilen na zraku do pribli\u017eno 1000 \u00b0C in v inertnih atmosferah precej nad 1400 \u00b0C. Je tudi elektri\u010dni izolator in ima za keramiko solidno toplotno prevodnost \u2013 okoli 20\u201330 W\/m\u00b7K v ravnini plo\u0161\u010dic. Te lastnosti skupaj ga naredijo uporabnega tam, kjer bi grafit oksidiral, vna\u0161al ogljik ali povzro\u010dal elektri\u010dne te\u017eave.<\/p>\n
Pri vro\u010dem kovanju in iztiskanju je prah iz borovega nitrida postal eno mojih najljub\u0161ih sredstev za lo\u010devanje. Grafit deluje dobro pri zmernih temperaturah, vendar se pri temperaturah nad 700\u2013800 \u00b0C za\u010dne izgorevati in lahko pusti ostanke, ki vplivajo na kon\u010dno obdelavo povr\u0161ine. V enem poskusu iztiskanja aluminija, v katerem sem sodeloval, smo primerjali standardno disperzijo grafita v vodi z disperzijo 15 % h-BN na istih palicah iz zlitine 6061. Po 4.000 palicah so matrice, prevle\u010dene z grafitom, kazale vidne brazde obrabe in so potrebovale poliranje, medtem ko so matrice, prevle\u010dene s h-BN, \u0161e vedno imele gladke povr\u0161ine in proizvajale dele z manj\u0161o hrapavostjo povr\u0161ine (Ra 0,8 \u00b5m v primerjavi z 1,6 \u00b5m). h-BN je prav tako zmanj\u0161al silo, potrebno za ekstrudiranje, v povpre\u010dju za pribli\u017eno 12 %, kar se je odrazilo v manj\u0161i porabi energije stiskalnice in kraj\u0161ih izpadih zaradi menjave matric.<\/p>\n
Podobne prednosti smo opazili tudi pri vro\u010dem kovanju nerjave\u010dega jekla pri 950 \u00b0C. Primerjalni preskus na 200 kosih je pokazal, da so imele matrice, namazane s h-BN, po kon\u010danem ciklu za 28 % manj\u0161o globino obrabe, izmerjeno s profilometrom. Deli so bili tudi \u010distej\u0161i \u2013 brez temnih grafitnih made\u017eev, ki v\u010dasih zahtevajo dodatne korake \u010di\u0161\u010denja. Slaba stran je bila cena: disperzija h-BN je bila pribli\u017eno 2,5-krat dra\u017eja na liter, vendar sta podalj\u0161ana \u017eivljenjska doba matrice in zmanj\u0161ano ponovno obdelovanje to pri tem konkretnem delu ve\u010d kot nadomestila.<\/p>\n
V keramiki in ognjevzdr\u017enih materialih se prah borovega nitrida pogosto dodaja kot sredstvo za sintranje ali kot visokotemperaturno mazivo v opremi za pe\u010di. Uporabil sem ga v kompozitih iz silicijevega nitrida in aluminijevega oksida, kjer smo potrebovali bolj\u0161o obdelovalnost po sintranju. Dodajanje 3\u20135 % finega h-BN (povpre\u010dna velikost delcev 5\u201310 \u00b5m) je izbolj\u0161alo enostavnost bru\u0161enja \u017eganih delov, ne da bi se pri tem bistveno zmanj\u0161ala trdnost. V eni notranji primerjavi so serije, ki so vsebovale h-BN, potrebovale 18 % manj \u010dasa bru\u0161enja z diamantnim kolutom v primerjavi s kontrolno serijo, odlomljanje robov pa se je opazno zmanj\u0161alo.<\/p>\n
Upravljanje toplote je \u0161e eno podro\u010dje, na katerem ta material izkazuje jasne prednosti. V elektroniki se h-BN uporablja kot polnilo v materialih za toplotno prevajanje in zalivnih masah, saj prevaja toploto, hkrati pa ohranja elektri\u010dno izolacijo. V preprostem laboratorijskem primerjalnem testu, ki smo ga izvedli pred nekaj leti, je silikonska mast, napolnjena s 30 % aluminijevim oksidom, dosegla pribli\u017eno 1,1 W\/m\u00b7K. Ista osnova, napolnjena s 30 % h-BN % (ve\u010dji plo\u0161\u010dasti razred), je pod identi\u010dnimi preskusnimi pogoji z uporabo za\u0161\u010ditenega merilnika toplotnega toka dosegla 2,4 W\/m\u00b7K. Razli\u010dica s h-BN je ostala mehkej\u0161a tudi pri nizkih temperaturah, kar je pripomoglo k zmanj\u0161anju kontaktne upornosti na neravnih povr\u0161inah.<\/p>\n
Seveda borov nitrid ni \u010dude\u017eno sredstvo. Stane ve\u010d kot grafit ali talk, zelo fini razredi pa so lahko pra\u0161ni in pri ravnanju z njimi zahtevajo dobro prezra\u010devanje. Pri nekaterih postopkih obdelave kovin, kjer je potreben izjemen pritisk, ga molibdenov disulfid ali specializirana sinteti\u010dna maziva \u0161e vedno lahko preka\u0161ajo \u017ee samo po koeficientu trenja. Velikost delcev in \u010distost sta zelo pomembni \u2013 grobe vrste zagotavljajo bolj\u0161e spro\u0161\u010danje, a slab\u0161o disperzijo, medtem ko so visoko \u010diste vrste bistvene za elektroniko ali kozmetiko.<\/p>\n
Iz izku\u0161enj vem, da najbolj\u0161e rezultate dose\u017eemo, \u010de vrsto materiala prilagodimo konkretni nalogi. Za obdelavo vro\u010de kovine obi\u010dajno predpi\u0161em plo\u0161\u010dice velikosti 10\u201320 \u00b5m z dobrim tokom. Za toplotne polnila ali kozmetiko pa so primernej\u0161e vrste z velikostjo pod 10 \u00b5m ali celo pod mikrometrom in z nadzorovano povr\u0161ino. Vedno opravite ustrezen preskus na va\u0161i dejanski opremi in materialih, namesto da se zana\u0161ate na splo\u0161ne podatkovne liste. V primerih, ko smo to storili, so pra\u0161ki iz borovega nitrida ve\u010dkrat prinesli merljive izbolj\u0161ave v \u017eivljenjski dobi orodja, porabi energije ali kakovosti izdelka, kar je upravi\u010dilo vi\u0161je stro\u0161ke materiala.<\/p>\n
Nikoli ne bo nadomestil vseh drugih maziv ali polnil, toda kadar gre za visoke temperature, zahteve po \u010disto\u010di ali elektri\u010dno izolacijo poleg toplotnih lastnosti, si je prah iz borovega nitrida prislu\u017eil stalno mesto v moji opremi. Klju\u010d je \u0161e vedno isti kot pri vsakem specialnem materialu: razumeti, kaj dejansko po\u010dne v va\u0161ih specifi\u010dnih pogojih, ga ustrezno preizkusiti in uporabiti tam, kjer je izbolj\u0161anje zmogljivosti resni\u010dno in ne le domnevno.<\/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\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329"}],"collection":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=329"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":330,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/329\/revisions\/330"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=329"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=329"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/boronnitrideceramic.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=329"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}