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Bornitrid-Keramik（BN）

Bornitrid-Keramik（BN）

Bornitrid (BN) Keramik : Eigenschaften, Typen und Anwendungen erklärt
Bornitrid (BN) ist eine Verbindung, die zu gleichen Teilen aus Stickstoff (N) und Bor (B) besteht und die chemische Formel BN hat. Aufgrund seiner Kristallstruktur wird BN in vier Formen unterteilt: hexagonales Bornitrid (h-BN), kubisches Bornitrid (c-BN), rhomboedrisches Bornitrid (r-BN), wurtzitisches Bornitrid (w-BN), pyrolytisches Bornitrid (PBN) und leitfähiges Bornitrid (Cond-BN). Diese Diskussion konzentriert sich in erster Linie auf hexagonales Bornitrid (h-BN) und leitfähiges Bornitrid (Cond-BN), während die anderen drei Typen kurz vorgestellt werden.

Dieses Bild zeigt die Kristallstrukturen der vier Hauptformen von Bornitrid (BN).

Bild Quelle: "Bemerkungen über die Bildung von Verbindungen des Bors und Siliciums mit Stickstoff und gewissen Metallen" von W. H. Balmain.

Hexagonales Bornitrid (h-BN): Der "weiße Graphit"

Hexagonales Bornitrid (h-BN), auch α-BN oder graphitisches BN (g-BN) genannt, ähnelt strukturell dem Graphit, erscheint aber als elfenbeinweißes Material, was ihm den Spitznamen "weißer Graphit" einbrachte. Es handelt sich um eine wichtige technische Keramik mit einzigartigen Eigenschaften:

(a) Graphitstruktur; (b) h-BN-Struktur; (c) Draufsicht auf Graphit; (d) Draufsicht auf h-BN.

Wichtige Eigenschaften von Bornitrid h-BN

  • Kristallstrukturh-BN weist eine Schichtstruktur mit Bor- und Stickstoffatomen auf, die durch sp²-Hybridisierung abwechselnd in hexagonalen Mustern angeordnet sind. Diese Schichten stapeln sich entlang der C-Achse in einem ABAB-Muster, mit starken kovalenten Bindungen innerhalb der Schichten und schwächeren Van-der-Waals-Kräften zwischen ihnen.
  • Leistung: Es bietet Selbstschmierung, hervorragende elektrische Isolierung, hohe Wärmeleitfähigkeit, Beständigkeit gegen chemische Korrosion und einfache Bearbeitung.

 

Bornitrid-Keramik (b-BN)-Eigenschaftsdiagramm

Produktmodell W-BN-H W-BN-99 W-BN-A W-BN-B W-BN-C W-BN-D W-BN-E W-BN-S
Zusammensetzung BN > 99.7% BN > 99% BN + Al + Si BN + Zr + Al BN + SiC BN + ZrO2 BN + AlN BN + SiN
Farbe Weiß Weiß Weiß Weiß Graugrün Weiß Graugrün Dunkelgrau
Dichte (g/cm³) 1.50 - 1.60 1.95 - 2.05 2.20 - 2.30 2.25 - 2.35 2.40 - 2.50 2.75 - 2.85 2.75 - 2.85 2.20 - 2.30
Elektrischer spezifischer Widerstand (Ω-cm) > 10¹⁴ > 10¹⁴ > 10¹³ > 10¹² > 10¹² > 10¹³ > 10¹³ > 10¹³
Maximale Betriebstemperatur in der Luft (℃) 900 900 1000 1000 1000 1300 1000 1000
Max.Using Temp In Inert(℃) 2100 2100 2000 1800 1800 1800 1800 1800
Max. Gebrauchstemperatur im Vakuum(℃) 1900 1900 1750 1500 1500 1800 1500 1800
Biegefestigkeit (Mpa) 18 30 60 85 85 100 120 220
Druckfestigkeit (Mpa) 25 45 145 145 150 220 220 400
Wärmeausdehnung (25°C - 1000°C) (10^-6/K) 1.5 1.8 2 2 2.8 3.5 2.8 2.8
Wärmeleitfähigkeit (W/mK) 35 40 35 30 30 45 35 55
Härte HSD 12 18 40 45 45 40 40 45
Anwendungen Hochtemperatur-Vakuum Hochtemperatur-Vakuum Pulvermetallurgie Pulvermetallurgie Pulvermetallurgie Metallgießen Pulvermetallurgie Pulvermetallurgie
Isolatoren für Hochtemperaturöfen √ √
Tiegel für die Metallverdampfung √ √
Teile zum Schmelzen von Metallen oder Glas √ √ √ √ √ √ √ √
Gussformen für Metall oder Legierungen √ √ √ √ √ √
Hochtemperatur-Stützteile √ √ √ √ √ √
Transportrohre oder -düsen für das Schmelzen von Metall √ √ √ √ √ √

*Die Werte stellen typische Materialeigenschaften dar und können je nach Produktkonfiguration und Herstellungsprozess variieren,
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Kontaktieren Sie uns.

Drei Arten von Bornitrid-Keramikmaterial:


Bornitrid h-BN

Pyrolytisches Bornitrid (PBN)

Leitfähiges Bornitrid (TiB2-BN)

Pyrolytisches Bornitrid (PBN), auch bekannt als chemisch aufgedampftes Bornitrid (CVD-BN), ist eine hochreine Form von Bornitrid, die durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt wird. Dieses Verfahren beinhaltet die Hochtemperaturpyrolyse von Borhalogeniden und Ammoniak in einer Vakuumumgebung.

Eigentum von PBN Keramik

Eigenschaft Einheit Wert
Dichte g/cm³ 2.1
Metallverunreinigungen insgesamt ppm ≤10
Schmelzpunkt ℃ Nicht
Elektrischer spezifischer Widerstand Ω.cm 1014-1015
CTE （Wärmeausdehnungskoeffizient） μm/m-K 2
Dielektrische Festigkeit Kv/mm 55
Wärmeleitfähigkeit（1000℃） w/mk 51
Härte Mohs 4
Biegebruchfestigkeit Mpa 240
Streckgrenze Mpa 81

PBN weist zwar Ähnlichkeiten mit hexagonalem Bornitrid (h-BN) auf, enthält aber auch einen gewissen Grad an turbostratischer Struktur. Einer seiner Hauptvorteile ist seine außergewöhnlich hohe Reinheit, die 99,99% oder mehr erreicht.
Im Gegensatz zu herkömmlichem heißgepresstem Bornitrid (BN) muss PBN nicht gesintert oder mit Bindemitteln versetzt werden. Stattdessen wird es direkt in dünnen Platten abgeschieden oder zu komplexen Formen wie PBN-Rohren, PBN-Ringen und dünnwandigen PBN-Behältern geformt（PNB-Tiegel）.

Wie man Bornitrid-Keramik leitfähig macht？
Leitfähiges Bornitrid (TiB2-BN), auch bekannt als Schwarzes Bornitrid, ist ein Verbundwerkstoff, der durch Zugabe von leitfähigen Füllstoffen wie Ti zu herkömmlichen Bornitridmaterialien (normalerweise hexagonales Bornitrid, h-BN) hergestellt wird. Da Bornitrid selbst ein isolierendes Material ist, kombiniert diese Verbundform von Bornitrid (h-BN) die hervorragenden Eigenschaften von Bornitrid (wie Hochtemperaturstabilität, chemische Inertheit und hervorragende Schmierfähigkeit) mit elektrischer Leitfähigkeit.


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Wir sind darauf spezialisiert, Hochleistungs-Bornitrid-Keramikprodukte zu liefern, die auf Ihre spezifischen Anwendungen zugeschnitten sind. Ganz gleich, ob Sie PBN-Tiegel für die GaN-Kristallzüchtung oder Bornitrid-Tiegel mit ungleichmäßiger Wandstärke für das CVD-Verfahren benötigen, wir bieten Ihnen maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Anforderungen. Darüber hinaus liefern wir BN-Düsen zur Durchflussregelung, Bornitrid-Setzplatten, Saggers und Push Plates für Hochtemperaturanwendungen.

 

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