Ceramika z azotku boru (BN)
Azotek boru (BN) ceramiki PBN : Properties, Types, and Applications Explained
Boron Nitride (BN) is a compound composed of equal parts of nitrogen (N) and boron (B), with the chemical formula BN. Based on its crystal structure, BN is classified into four forms: hexagonal boron nitride (h-BN), cubic boron nitride (c-BN), rhombohedral boron nitride (r-BN), wurtzite boron nitride (w-BN) , Pyrolytic boron nitride (PBN) and Conductive Boron Nitride(TiB2-BN). This discussion primarily focuses on hexagonal boron nitride (h-BN) and Conductive Boron Nitride(TiB2-BN) while the other three types are briefly introduced.
This image shows the crystal structures of the four main forms of boron nitride (BN).
Image Source: “Bemerkungen über die Bildung von Verbindungen des Bors und Siliciums mit Stickstoff und gewissen Metallen” by W. H. Balmain.
Hexagonal Boron Nitride (h-BN): The “White Graphite”
Hexagonal boron nitride (h-BN), also called α-BN or graphitic BN (g-BN), is structurally similar to graphite but appears as an ivory-white material, earning it the nickname “white graphite.” It is a key engineering ceramic with unique characteristics:
(a) Graphite structure; (b) h-BN structure; (c) Top view of graphite; (d) Top view of h-BN.
Key Properties of Boron Nitride h-BN
- Struktura krystaliczna: h-BN features a layered structure with boron and nitrogen atoms alternately arranged in hexagonal patterns through sp² hybridization. These layers stack along the C-axis in an ABAB pattern, with strong covalent bonds within layers and weaker van der Waals forces between them.
- Performance: It offers self-lubrication, excellent electrical insulation, high thermal conductivity, resistance to chemical corrosion, and ease of machining.
Boron Nitride Ceramic (b-BN)property chart
| Product Model | W-BN-H | W-BN-99 | W-BN-A | W-BN-B | W-BN-C | W-BN-D | W-BN-E | W-BN-S |
| Skład | BN > 99.7% | BN > 99% | BN + Al + Si | BN + Zr + Al | BN + SiC | BN + ZrO2 | BN + AlN | BN + SiN |
| Kolor | White | White | White | White | Greyish-Green | White | Greyish-Green | Dark Gray |
| Gęstość (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 |
| Rezystywność elektryczna (Ω·cm) | > 10¹⁴ | > 10¹⁴ | > 10¹³ | > 10¹² | > 10¹² | > 10¹³ | > 10¹³ | > 10¹³ |
| Maks. temperatura pracy w powietrzu (°C) | 900 | 900 | 1000 | 1000 | 1000 | 1300 | 1000 | 1000 |
| Maks. temperatura pracy w atmosferze obojętnej (°C) | 2100 | 2100 | 2000 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 |
| Maks. temperatura pracy w próżni (°C) | 1900 | 1900 | 1750 | 1500 | 1500 | 1800 | 1500 | 1800 |
| Wytrzymałość na zginanie (MPa) | 18 | 30 | 60 | 85 | 85 | 100 | 120 | 220 |
| Wytrzymałość na ściskanie (MPa) | 25 | 45 | 145 | 145 | 150 | 220 | 220 | 400 |
| Thermal Expansion (25°C – 1000°C) (10^-6/K) | 1.5 | 1.8 | 2 | 2 | 2.8 | 3.5 | 2.8 | 2.8 |
| Przewodność cieplna (W/m·K) | 35 | 40 | 35 | 30 | 30 | 45 | 35 | 55 |
| Twardość HSD | 12 | 18 | 40 | 45 | 45 | 40 | 40 | 45 |
| Zastosowania | warunki wysokotemperaturowej próżni | warunki wysokotemperaturowej próżni | Metalurgia proszków Proszek | Metalurgia proszków Proszek | Metalurgia proszków Proszek | Metalurgia proszków | Metalurgia proszków Proszek | Metalurgia proszków Proszek |
| Izolatory do pieców wysokotemperaturowych | √ | √ | ||||||
| Tygle do odparowywania metali | √ | √ | ||||||
| Elementy do topienia metali lub szkła | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
| Formy odlewnicze do metali lub stopów | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||
| Elementy podporowe do zastosowań wysokotemperaturowych | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||
| Rury transportowe lub dysze do ciekłych metali | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
*Wartości przedstawiają typowe właściwości materiału i mogą się różnić w zależności od konfiguracji produktu i procesu produkcyjnego,
Aby uzyskać więcej informacji, prosimy o kontakt skontaktuj się z nami.
Trzy rodzaje ceramicznych materiałów z azotku boru:
Azotek boru h-BN
Pirolityczny azotek boru (PBN)
Przewodzący azotek boru (TiB₂-BN)
Azotek boru pirolityczny (PBN), znany również jako azotek boru osadzany metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD-BN), jest formą azotku boru o bardzo wysokiej czystości, wytwarzaną w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD).
Proces ten polega na wysokotemperaturowej pirolizie halogenków boru oraz amoniaku w środowisku próżniowym.
Właściwości PBN ceramiki PBN
| własność | Jednostka | Wartość |
| Gęstość | g/cm³ | 2.1 |
| Całkowita zawartość zanieczyszczeń metalicznych | ppm | ≤10 |
| Temperatura topnienia | ℃ | Non |
| Rezystywność elektryczna | Ω.cm | 1014-1015 |
| CTE – Coefficient of Thermal Expansion | μm/m·K | 2 |
| Wytrzymałość dielektryczna | Kv/mm | 55 |
| Wytrzymałość dielektryczna （1000℃） | w/mk | 51 |
| Twardość | Mohs | 4 |
| Wytrzymałość na zginanie | Mpa | 240 |
| Granica plastyczności | Mpa | 81 |
Chociaż PBN wykazuje podobieństwa do heksagonalnego azotku boru (h-BN), zawiera on również określony stopień struktury turbostratycznej. Jedną z kluczowych zalet PBN jest jego wyjątkowo wysoka czystość, sięgająca 99,99% lub więcej.
W przeciwieństwie do konwencjonalnego azotku boru prasowanego na gorąco (BN), PBN nie wymaga procesu spiekania ani stosowania spoiw. Materiał jest bezpośrednio osadzany w postaci cienkich warstw lub formowany w złożone kształty, takie jak rury PBN, pierścienie PBN oraz cienkościenne pojemniki PBN (tygle PBN).
Skontaktuj się z nami w sprawie rozwiązań niestandardowych
Specjalizujemy się w dostarczaniu wysokowydajnych ceramicznych materiałów z azotku boru, dostosowanych do konkretnych zastosowań klienta.
Niezależnie od tego, czy potrzebujesz tygli PBN do wzrostu kryształów GaN, czy tygli z azotku boru o niejednorodnej grubości ścianek wytwarzanych metodą CVD, oferujemy rozwiązania projektowane indywidualnie zgodnie z Twoimi wymaganiami.
Skontaktuj się z nami w sprawie rozwiązań niestandardowych!
Specjalizujemy się w dostarczaniu wysokowydajnych ceramicznych produktów z azotku boru, dostosowanych do Twoich konkretnych zastosowań. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz tygli PBN do wzrostu kryształów GaN, czy tygli z azotku boru o niejednorodnej grubości ścianek wytwarzanych metodą CVD, oferujemy rozwiązania dopasowane do Twoich wymagań. Dodatkowo dostarczamy dysze do kontroli przepływu BN, płyty ustawcze z azotku boru, saggers oraz płyty pchające do zastosowań wysokotemperaturowych.
