Bornitridkeramik och dess många användningsområden

Bearbetningsbar bornitridkeramik är ett idealiskt materialval när man söker elektrisk isolering och värmeledningsförmåga, tillsammans med exceptionell styrka och slitstyrka - vilket också gör det lämpligt för skärverktyg.

Hexagonal bornitrid har en lökliknande struktur med lager som uppvisar olika vridningsvinklar i planet, vilket gör detta material till ett av de tuffaste som finns.

Egenskaper

Bornitridkeramik är hårda, starka, slitstarka och korrosionsbeständiga material med exceptionella egenskaper vad gäller slitstyrka och korrosionsbeständighet. Bornitridkeramer är slitstarka material som tål mycket höga temperaturer och strålningsexponering och är därför idealiska material för användning i kärnreaktorer och flyg- och rymdtillämpningar. Deras exceptionella smörjande egenskaper gör dem också lämpliga för tillverkning där deras låga friktionsnivåer hjälper till att skära igenom metaller smidigare samtidigt som de skär eller slipar bort andra metaller.

Hexagonal bornitrid (h-BN) är en viktig teknisk keram med en analog struktur som liknar grafitens hexagonala lager, där bor- och kväveatomer är bundna av starka kovalenta bindningar som bildar hexagonala lager som innehåller hexagonala hexagonala strukturer som är ordnade hexagonalt på hexagonala lager, vilket skapar unika egenskaper och kännetecken som inte finns bland andra tekniska keramer.

H-BN står emot extrema stötar och påfrestningar, vilket gör det idealiskt för användning som degelmaterial inom metallurgi för aluminium, sällsynta jordartsmetaller, keramik och andra metaller. Dessutom tål det höga tryck och temperaturer utan att drabbas av kolkorrosion, samtidigt som det är reaktionsfritt med flytande metall. Detta material gör dessutom h-BN till en utmärkt kandidat för tillverkning av högpresterande beläggningar som används för att belägga industriell utrustning.

h-BN kan enkelt bearbetas med vanliga skärverktyg av snabbstål och, vid behov, med hårdmetall- eller diamantverktyg. Eftersom det gör det möjligt att relativt enkelt åstadkomma komplicerade former och detaljer är h-BN idealiskt för tillämpningar som annars inte skulle vara möjliga med andra typer av keramiska material.

Kubisk bornitrid (c-BN) tillverkas genom att hexagonal h-BN pressas under högt tryck och hög temperatur, ungefär som syntetisk diamant bildas av grafit. Till skillnad från diamant har c-BN dock låg smältpunkt och låg abrasivitet, vilket gör det lämpligt för tillverkning av hårda beläggningar med utmärkt rep- och nötningsbeständighet.

lonsdaleitmodifieringen av bornitrid skiljer sig från andra modifieringar som ett av de hårdaste material som är kända. Med sina extraordinära egenskaper och potential att överträffa även c-BN som världens hårdaste material, har dess unika egenskaper öppnat nya vägar för forskning inom högpresterande keramiska material som kan leda till nya industriella tillämpningar; på grund av dess begränsade kommersiella tillgänglighet är lonsdaleit dock fortfarande underutnyttjat vid denna tidpunkt.

Tillämpningar

Bornitridkeramer har termisk, kemisk, elektrisk slitstyrka och frakturbeständighet som gör dem idealiska för många tillämpningar. Eftersom de är lätta med låg dielektricitetskonstant och mycket hållbara egenskaper som tål höga temperaturer - vilket gör dem till utmärkta val för användning i kraftelektronik som kräver kylning - samt deras styrka och hållbarhet gör att de ofta används för att tillverka skärande och slipande verktyg för användning inom flygindustrin.

Hexagonal bornitrid (h-BN) är ett av de mest allmänt tillgängliga keramiska materialen. Denna kristallina förening har liknande kristallstrukturer som grafit, men hexagonal bornitrid är betydligt hårdare än grafit och biokompatibel samtidigt som den tål höga temperaturer - vilket gör den till ett utmärkt alternativ för dentala applikationer.

På grund av sin exceptionella termiska stabilitet och kemiska inertitet används h-BN ofta som korrosionsskydd mot andra material. H-BN kan förhindra vattenabsorption från smälta metaller som aluminium-, magnesium- och zinklegeringar samt slagg som produceras under smältningsprocesser, vilket ger ett omfattande skydd för komponenter som utsätts för sådana miljöer.

H-BN ger keramik som kommer i kontakt med dessa ämnen ett kompromisslöst skydd mot glas, salter och de flesta smälta metaller - för att inte tala om kemiska angrepp - ett oöverträffat skydd. Dessutom är det motståndskraftigt mot kemiska angrepp, vilket gör det lämpligt för tuffa industriella miljöer.

Förutom de goda egenskaperna är h-BN lätt att bearbeta. Komplexa geometrier med snäva toleranser kan skapas snabbt utan användning av kyl- eller smörjmedel - detta gör det lättare att skapa detaljer med hög noggrannhet och repeterbarhet.

Traditionella keramiska material, som aluminiumoxid eller zirkoniumoxid, kan vara svåra att bearbeta till komplexa former. H-BN-material har fördelen att kunna bearbetas i högre hastigheter än dessa andra material och lämpar sig därför bättre för högpresterande applikationer.

Tillverkning

Delar i bornitrid tillverkas vanligen genom varmpressning av materialet vid höga temperaturer och tryck, vilket skapar täta strukturer med jämn densitet. Alternativt kan delar bearbetas från solida block av detta material. Oavsett vilken tillverkningsmetod som används måste alla komponenter av bornitrid först kontrolleras med avseende på visuella defekter, kemisk sammansättning och fysikaliska egenskaper innan de används i applikationer.

Boron Nitride Ceramic Material är ett extremt motståndskraftigt bearbetningsbart keramiskt material som är mycket motståndskraftigt mot korrosion och andra tuffa miljöer. Dessutom gör dess icke-reaktivitet det lämpligt för applikationer som kräver stabilitet vid höga temperaturer; dessutom reagerar det inte med glas, salter eller de flesta metaller, vilket gör det lämpligt för vakuumbaserad användning.

BN har många användningsområden och finns i flera former, från sintrad bornitrid för hög temperaturprestanda och slitstarka slipmedel och skärmaterial till slitstarka kubiska bornitridmaterial och beläggningar för extruderingsverktyg, för att användas som släppmedel för metallformning och tråddragningsprocesser, beläggningar som används på extruderingsverktyg, släppmedel som används under metallformning eller tråddragning samt dess termiska chockmotståndsegenskaper och elektriska isoleringsegenskaper som gör det till ett lämpligt materialval för elektroniska komponenter med hög effekt på grund av dess termiska chockmotståndsegenskaper och elektriska isoleringsegenskaper.

Hexagonal bornitrid har en kristallstruktur som liknar grafitens och ger många av samma prestandafördelar. Hexagonal bornitrid, som också kallas vit grafit, ger utmärkt termisk stabilitet, elektriska egenskaper och värmeavledningsförmåga samtidigt som den är både hård och nötningsbeständig - egenskaper som gör den användbar i många industriella applikationer.

Pyrolitisk bornitrid (PBN) är en solid bornitrid med mycket hög renhet som framställs genom kemisk förångningsdeposition (CVD). Som namnet antyder erbjuder PBN överlägsen prestanda vid höga temperaturer samt mekanisk styrka och kan tillverkas i tunna skivor som kan användas i Hall Effect-styrpropellrar samt i anpassade former som är utformade för att användas i eldfasta applikationer och halvledarapplikationer.

Hexagonal bornitrid kan bearbetas med exakta toleranser, vilket gör det till ett utmärkt materialval för applikationer med komplexa geometrier. Precision Ceramics team har lång erfarenhet av att arbeta med detta mångsidiga material och kan hjälpa till att utforma komponenter som uppfyller alla dina krav. För att garantera att du endast får högkvalitativa bornitriddelar under tillverkningen, inkluderar våra kvalitetstester röntgendiffraktion och Fourier transform infraröd spektroskopi som verifierar dess renhet, kristallstruktur respektive kemiska sammansättning.

Bearbetning

Bornitridens utmärkande fysikaliska egenskaper gör det till ett enastående keramiskt material som är perfekt för användning i många olika industriella applikationer. Från sintrade BN-komponenter till slitstarka slipmedel och skärmaterial av kubisk bornitrid (cBN) - denna syntetiska tekniska keramik har överlägsen kemisk stabilitet och mekanisk styrka samt exceptionella termiska egenskaper för allroundanvändning.

Bornitrid är ett idealiskt material för ugnskomponenter som smältringar, isolatorer och munstycken tack vare sin goda mikrovågstransparens och våtbeständighet, vilket gör det lämpligt för tätning av ytor som kommer i kontakt med flytande metaller eller smält slagg. Dessutom gör dess utmärkta mikrovågstransparens och våtbeständighet att det lämpar sig för användning som eldfasta komponenter.

På grund av sin låga värmeutvidgningskoefficient är BN mycket stabilt över ett brett temperaturområde och påverkas inte nämnvärt av plötsliga temperaturökningar och -minskningar. Det gör att det tål höga temperaturer utan att brytas ned i tuffa miljöer där andra material snabbt skulle spricka eller brytas ned.

BN har en extremt låg termisk massa, vilket ytterligare förbättrar dess termiska prestanda. I kombination med dess låga termiska expansion och oxidationsbeständighet gör detta BN till ett utmärkt materialval för högtemperaturtillämpningar; mer än dess motsvarigheter i nickel och kobolt!

Som pulver är BN enkelt att bearbeta med vanliga skärverktyg av snabbstål. Verktyg med hårdmetallspetsar kan vara lämpliga för mer utmanande kvaliteter av bornitrid (titannitrid eller ZSBN), medan diamantverktyg kan vara lämpliga för mycket hårda kvaliteter (ZSBN).

Hexagonal bornitrid (hBN) kan enkelt fräsas till form med torrslipning med hjälp av slipmedel eller vattenstrålar, vilket gör den lämplig för exakt bearbetning av komplexa former. Till skillnad från många andra keramiska material uppvisar bornitrid dessutom minimal termisk expansion, vilket gör att skärhastigheten förblir konstant under fräsningen.

Sintrad bornitrid kan förstärkas med oxider och karbider för att uppnå förbättrade egenskaper. Ett sådant material, ZSBN - som består av hårda ZrO2-partiklar jämnt fördelade bland mjuka BN-plattor i en matris av borosilikatglas - drar stor nytta av förstärkning med oxider och karbider för våtbeständighet, vilket gör det lämpligt för brytringar för kontinuerlig gjutning samt metallfördelningsmunstycken som är lämpliga för lättmetallsmältor.