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Céramique au nitrure de bore（BN）

Céramique au nitrure de bore（BN）

Nitrure de bore (BN) Céramique : Propriétés, types et applications expliqués
Le nitrure de bore (BN) est un composé composé à parts égales d'azote (N) et de bore (B), dont la formule chimique est BN. Sur la base de sa structure cristalline, le BN est classé en quatre formes : le nitrure de bore hexagonal (h-BN), le nitrure de bore cubique (c-BN), le nitrure de bore rhomboédrique (r-BN), le nitrure de bore wurtzite (w-BN), le nitrure de bore pyrolytique (PBN) et le nitrure de bore conducteur (Cond-BN). Cette discussion se concentre principalement sur le nitrure de bore hexagonal (h-BN) et le nitrure de bore conducteur (Cond-BN), tandis que les trois autres types sont brièvement présentés.

Cette image montre les structures cristallines des quatre principales formes de nitrure de bore (BN).

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

Nitrure de bore hexagonal (h-BN) : Le "graphite blanc"

Le nitrure de bore hexagonal (h-BN), également appelé α-BN ou BN graphitique (g-BN), est structurellement similaire au graphite mais se présente comme un matériau blanc ivoire, ce qui lui a valu le surnom de "graphite blanc". Il s'agit d'une céramique technique essentielle aux caractéristiques uniques :

(a) Structure du graphite ; (b) Structure du h-BN ; (c) Vue de dessus du graphite ; (d) Vue de dessus du h-BN.

Propriétés principales de nitrure de bore h-BN

  • Structure cristallineLe h-BN présente une structure en couches avec des atomes de bore et d'azote disposés alternativement dans des motifs hexagonaux grâce à l'hybridation sp². Ces couches s'empilent le long de l'axe C selon un schéma ABAB, avec des liaisons covalentes fortes à l'intérieur des couches et des forces de van der Waals plus faibles entre elles.
  • Performance: Il offre une autolubrification, une excellente isolation électrique, une conductivité thermique élevée, une résistance à la corrosion chimique et une facilité d'usinage.

 

Tableau des propriétés de la céramique au nitrure de bore (b-BN)

Modèle de produit W-BN-H W-BN-99 W-BN-A W-BN-B W-BN-C W-BN-D W-BN-E W-BN-S
Composition BN > 99.7% BN > 99% BN + Al + Si BN + Zr + Al BN + SiC BN + ZrO2 BN + AlN BN + SiN
Couleur Blanc Blanc Blanc Blanc Gris-vert Blanc Gris-vert Gris foncé
Densité (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
Résistivité électrique (Ω-cm) > 10¹⁴ > 10¹⁴ > 10¹³ > 10¹² > 10¹² > 10¹³ > 10¹³ > 10¹³
Température d'utilisation maximale dans l'air (℃) 900 900 1000 1000 1000 1300 1000 1000
Température d'utilisation maximale en milieu inerte (℃) 2100 2100 2000 1800 1800 1800 1800 1800
Température d'utilisation maximale dans le vide (℃) 1900 1900 1750 1500 1500 1800 1500 1800
Résistance à la flexion (Mpa) 18 30 60 85 85 100 120 220
Résistance à la compression (Mpa) 25 45 145 145 150 220 220 400
Dilatation thermique (25°C - 1000°C) (10^-6/K) 1.5 1.8 2 2 2.8 3.5 2.8 2.8
Conductivité thermique (W/mK) 35 40 35 30 30 45 35 55
Dureté HSD 12 18 40 45 45 40 40 45
Applications vide à haute température vide à haute température Métallurgie des poudres Métallurgie des poudres Métallurgie des poudres Fonte des métaux Métallurgie des poudres Métallurgie des poudres
Isolants pour fours à haute température √ √
Creusets pour l'évaporation des métaux √ √
Pièces pour la fusion de métaux ou de verre √ √ √ √ √ √ √ √
Moules de coulée pour métal ou alliage √ √ √ √ √ √
Pièces de support à haute température √ √ √ √ √ √
Tuyaux ou buses de transport pour la fusion du métal √ √ √ √ √ √

*Les valeurs représentent les propriétés typiques des matériaux et peuvent varier en fonction de la configuration du produit et du processus de fabrication,
Pour plus d'informations, n'hésitez pas à contacter nous contacter.

Trois types de matériaux céramiques à base de nitrure de bore :


Nitrure de bore h-BN

Nitrure de bore pyrolytique (PBN)

Nitrure de bore conducteur (TiB2-BN)

Le nitrure de bore pyrolytique (PBN), également connu sous le nom de nitrure de bore déposé chimiquement en phase vapeur (CVD-BN), est une forme très pure de nitrure de bore produite par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Ce processus implique la pyrolyse à haute température d'halogénures de bore et d'ammoniac dans un environnement sous vide.

Propriété de PBN Céramique

propriété Unité Valeur
Densité g/cm³ 2.1
Impuretés métalliques totales ppm ≤10
point de fusion ℃ Non
Résistivité électrique Ω.cm 1014-1015
CTE （oefficient de dilatation thermique） μm/m-K 2
Rigidité diélectrique Kv/mm 55
Conductivité thermique（1000℃） w/mk 51
Dureté Mohs 4
résistance à la flexion Mpa 240
Limite d'élasticité Mpa 81

Si le PBN présente des similitudes avec le nitrure de bore hexagonal (h-BN), il contient également un certain degré de structure turbostratique. L'un de ses principaux avantages est sa pureté exceptionnellement élevée, atteignant 99,99% ou plus.
Contrairement au nitrure de bore (BN) conventionnel pressé à chaud, le PBN ne nécessite pas de frittage ni d'ajout de liants. Au lieu de cela, il est directement déposé en feuilles minces ou formé en formes complexes telles que les tubes PBN, les anneaux PBN et les conteneurs à parois minces PBN（PNB Crucible）.

Comment rendre la céramique de nitrure de bore conductrice？
Le nitrure de bore conducteur (TiB2-BN), également connu sous le nom de nitrure de bore noir, est un matériau composite fabriqué en ajoutant des charges conductrices, telles que le Ti, aux matériaux traditionnels à base de nitrure de bore (généralement du nitrure de bore hexagonal, h-BN). Le nitrure de bore étant lui-même un matériau isolant, cette forme composite de nitrure de bore (h-BN) combine les excellentes propriétés du nitrure de bore (telles que la stabilité à haute température, l'inertie chimique et une lubrification supérieure) avec la conductivité électrique.


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Nous sommes spécialisés dans la fourniture de produits céramiques à base de nitrure de bore de haute performance adaptés à vos applications spécifiques. Que vous ayez besoin de creusets en PBN pour la croissance de cristaux de GaN ou de creusets en nitrure de bore avec une épaisseur de paroi non uniforme produite par le processus CVD, nous offrons des solutions personnalisées pour répondre à vos exigences. En outre, nous fournissons des buses de contrôle de flux BN, des plaques de réglage en nitrure de bore, des plaques d'affaissement et des plaques de poussée pour les applications à haute température.

 

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