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Cerámica de nitruro de boro（BN）

Cerámica de nitruro de boro（BN）

Nitruro de boro (BN) Cerámica : Explicación de propiedades, tipos y aplicaciones
El nitruro de boro (BN) es un compuesto formado a partes iguales por nitrógeno (N) y boro (B), cuya fórmula química es BN. Según su estructura cristalina, el BN se clasifica en cuatro formas: nitruro de boro hexagonal (h-BN), nitruro de boro cúbico (c-BN), nitruro de boro romboédrico (r-BN), nitruro de boro wurtzita (w-BN) , nitruro de boro pirolítico (PBN) y nitruro de boro conductor (TiB2-BN). Este artículo se centra principalmente en el nitruro de boro hexagonal (h-BN) y el nitruro de boro conductor (TiB2-BN), mientras que los otros tres tipos se presentan brevemente.

Esta imagen muestra las estructuras cristalinas de las cuatro formas principales de nitruro de boro (BN).

Imagen Fuente: “Observaciones sobre la formación de compuestos de boro y silicio con nitrógeno y ciertos metales” por W. H. Balmain.

Nitruro de boro hexagonal (h-BN): El "grafito blanco

El nitruro de boro hexagonal (h-BN), también llamado α-BN o BN grafítico (g-BN), es estructuralmente similar al grafito pero se presenta como un material de color blanco marfil, lo que le ha valido el apodo de "grafito blanco". Es una cerámica de ingeniería clave con características únicas:

(a) Estructura del grafito; (b) Estructura del h-BN; (c) Vista superior del grafito; (d) Vista superior del h-BN.

Propiedades clave de nitruro de boro h-BN

  • Estructura cristalinaEl h-BN presenta una estructura en capas con átomos de boro y nitrógeno dispuestos alternativamente en patrones hexagonales mediante hibridación sp². Estas capas se apilan a lo largo del eje C en un patrón ABAB, con fuertes enlaces covalentes dentro de las capas y fuerzas de van der Waals más débiles entre ellas.
  • Rendimiento: Ofrece autolubricación, excelente aislamiento eléctrico, alta conductividad térmica, resistencia a la corrosión química y facilidad de mecanizado.

 

Tabla de propiedades de la cerámica de nitruro de boro (b-BN)

Modelo de producto W-BN-H W-BN-99 W-BN-A W-BN-B W-BN-C W-BN-D W-BN-E W-BN-S
Composición BN > 99.7% BN > 99% BN + Al + Si BN + Zr + Al BN + SiC BN + ZrO2 BN + AlN BN + SiN
Color Blanco Blanco Blanco Blanco Gris verdoso Blanco Gris verdoso Gris oscuro
Densidad (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
Resistividad eléctrica (Ω-cm) > 10¹⁴ > 10¹⁴ > 10¹³ > 10¹² > 10¹² > 10¹³ > 10¹³ > 10¹³
Temperatura máxima de uso en el aire (℃) 900 900 1000 1000 1000 1300 1000 1000
Max.Using Temp Inert(℃) 2100 2100 2000 1800 1800 1800 1800 1800
Temperatura máxima de uso en vacío (℃) 1900 1900 1750 1500 1500 1800 1500 1800
Resistencia a la flexión (Mpa) 18 30 60 85 85 100 120 220
Resistencia a la compresión (Mpa) 25 45 145 145 150 220 220 400
Expansión térmica (25°C - 1000°C) (10^-6/K) 1.5 1.8 2 2 2.8 3.5 2.8 2.8
Conductividad térmica (W/mK) 35 40 35 30 30 45 35 55
Dureza HSD 12 18 40 45 45 40 40 45
Aplicaciones Vacío a alta temperatura Vacío a alta temperatura Pulvimetalurgia Pulvimetalurgia Pulvimetalurgia Fundición de metales Pulvimetalurgia Pulvimetalurgia
Aislantes para hornos de alta temperatura √ √
Crisoles para evaporación de metales √ √
Piezas para fundir metales o vidrio √ √ √ √ √ √ √ √
Moldes de fundición para metal o aleación √ √ √ √ √ √
Piezas de soporte de alta temperatura √ √ √ √ √ √
Tubos o boquillas de transporte para fusión de metales √ √ √ √ √ √

*Los valores representan las propiedades típicas de los materiales y pueden variar en función de la configuración del producto y del proceso de fabricación,
Para más información, no dude en Contacto.

Tres tipos de material cerámico de nitruro de boro:


Nitruro de boro h-BN

Nitruro de boro pirolítico (PBN)

Nitruro de boro conductor (TiB2-BN)

El nitruro de boro pirolítico (PBN), también conocido como nitruro de boro depositado por vapor químico (CVD-BN), es una forma de nitruro de boro de gran pureza producida mediante deposición química en fase vapor (CVD). Este proceso implica la pirólisis a alta temperatura de haluros de boro y amoníaco en un entorno de vacío.

Propiedad de PBN Cerámica

propiedad Unidad Valor
Densidad g/cm³ 2.1
Impurezas metálicas totales ppm ≤10
punto de fusión ℃ No
Resistividad eléctrica Ω.cm 1014-1015
CTE （oeficiente de expansión térmica） μm/m-K 2
Rigidez dieléctrica Kv/mm 55
Conductividad térmica（1000℃） w/mk 51
Dureza Mohs 4
resistencia a la flexión Mpa 240
Límite elástico Mpa 81

Aunque el PBN comparte similitudes con el nitruro de boro hexagonal (h-BN), también contiene cierto grado de estructura turbostática. Una de sus principales ventajas es su pureza excepcionalmente alta, que alcanza el 99,99% o más.
A diferencia del nitruro de boro (BN) convencional prensado en caliente, el PBN no requiere sinterización ni adición de aglutinantes. En su lugar, se deposita directamente en finas láminas o se moldea en formas complejas como tubos de PBN, anillos de PBN y contenedores de paredes finas de PBN（PNB Crucible）.

Cómo hacer que la cerámica de nitruro de boro sea conductora？
El nitruro de boro conductor (TiB2-BN), también conocido como nitruro de boro negro, es un material compuesto que se obtiene añadiendo cargas conductoras, como el TiB2, a los materiales tradicionales de nitruro de boro (normalmente nitruro de boro hexagonal, h-BN). Dado que el propio nitruro de boro es un material aislante, esta forma compuesta de nitruro de boro (h-BN) combina las excelentes propiedades del nitruro de boro (como la estabilidad a altas temperaturas, la inercia química y una lubricidad superior) con la conductividad eléctrica.


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Estamos especializados en el suministro de productos cerámicos de nitruro de boro de alto rendimiento adaptados a sus aplicaciones específicas. Tanto si necesita crisoles de PBN para el crecimiento de cristales de GaN como crisoles de nitruro de boro con espesores de pared no uniformes producidos por el proceso CVD, ofrecemos soluciones personalizadas para satisfacer sus requisitos. Además, suministramos boquillas de control de flujo BN, placas de ajuste de nitruro de boro, saggers y placas de empuje para aplicaciones de alta temperatura.

 

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