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Cerâmica de nitreto de boro (BN)

Cerâmica de nitreto de boro (BN)

Nitreto de boro (BN) Cerâmico : Propriedades, tipos e aplicações explicados
Nitreto de Boro (BN) é um composto composto por partes iguais de nitrogênio (N) e boro (B), com a fórmula química BN. Com base em sua estrutura cristalina, o BN é classificado em quatro formas: nitreto de boro hexagonal (h-BN), nitreto de boro cúbico (c-BN), nitreto de boro romboédrico (r-BN), nitreto de boro wurtzita (w-BN), nitreto de boro pirolítico (PBN) e nitreto de boro condutivo (TiB2-BN). Esta discussão se concentra principalmente no nitreto de boro hexagonal (h-BN) e no nitreto de boro condutivo (TiB2-BN), enquanto os outros três tipos são brevemente apresentados.

Esta imagem mostra as estruturas cristalinas das quatro principais formas de nitreto de boro (BN).

Imagem Fonte: “Bemerkungen über die Bildung von Verbindungen des Bors und Siliciums mit Stickstoff und gewissen Metallen” por WH Balmain.

Nitreto de Boro Hexagonal (h-BN): O “Grafite Branco”

O nitreto de boro hexagonal (h-BN), também chamado de α-BN ou BN grafítico (g-BN), é estruturalmente semelhante ao grafite, mas apresenta-se como um material branco-marfim, o que lhe valeu o apelido de “grafite branca”. É uma cerâmica de engenharia essencial com características únicas:

(a) Estrutura de grafite; (b) Estrutura de h-BN; (c) Vista superior de grafite; (d) Vista superior de h-BN.

Propriedades principais de nitreto de boro h-BN

  • Estrutura Cristalina: O h-BN apresenta uma estrutura em camadas com átomos de boro e nitrogênio dispostos alternadamente em padrões hexagonais por meio de hibridização sp². Essas camadas se empilham ao longo do eixo C em um padrão ABAB, com fortes ligações covalentes dentro das camadas e forças de van der Waals mais fracas entre elas.
  • Desempenho: Oferece autolubrificação, excelente isolamento elétrico, alta condutividade térmica, resistência à corrosão química e facilidade de usinagem.

 

Tabela de propriedades da cerâmica de nitreto de boro (b-BN)

Modelo do produto W-BN-H W-BN-99 W-BN-A W-BN-B W-BN-C W-BN-D W-BN-E W-BN-S
Composição BN > 99.7% BN > 99% BN + Al + Si BN + Zr + Al BN + SiC BN + ZrO2 BN + AlN BN + SiN
Cor White White White White Greyish-Green White Greyish-Green Dark Gray
Densidade (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
Resistividade elétrica (Ω·cm) > 10¹⁴ > 10¹⁴ > 10¹³ > 10¹² > 10¹² > 10¹³ > 10¹³ > 10¹³
Máx. usando temperatura no ar (℃) 900 900 1000 1000 1000 1300 1000 1000
Máx. Usando temperatura em inerte (℃) 2100 2100 2000 1800 1800 1800 1800 1800
Máx. usando temperatura no vácuo (℃) 1900 1900 1750 1500 1500 1800 1500 1800
Resistência à flexão (Mpa) 18 30 60 85 85 100 120 220
Resistência à compressão (Mpa) 25 45 145 145 150 220 220 400
Expansão térmica (25°C – 1000°C) (10^-6/K) 1.5 1.8 2 2 2.8 3.5 2.8 2.8
Condutividade térmica (W/mK) 35 40 35 30 30 45 35 55
Dureza HSD 12 18 40 45 45 40 40 45
Aplicações vácuo de alta temperatura vácuo de alta temperatura Metalurgia do Pó Metalurgia do Pó Metalurgia do Pó Fundição de metais Metalurgia do Pó Metalurgia do Pó
Isoladores para Fornos de Alta Temperatura √ √
Cadinhos para evaporação de metais √ √
Peças para derreter metais ou vidro √ √ √ √ √ √ √ √
Moldes de fundição para metal ou liga √ √ √ √ √ √
Peças de suporte para altas temperaturas √ √ √ √ √ √
Tubos ou bicos de transporte para fusão de metais √ √ √ √ √ √

*Os valores representam propriedades típicas do material e podem variar dependendo da configuração do produto e do processo de fabricação,
Para mais informações, não hesite em Contate-nos.

Três tipos de material cerâmico de nitreto de boro:


Nitreto de boro h-BN

Nitreto de boro pirolítico (PBN)

Nitreto de boro condutivo (TiB2-BN)

O nitreto de boro pirolítico (PBN), também conhecido como nitreto de boro depositado quimicamente a vapor (CVD-BN), é uma forma de nitreto de boro de alta pureza produzida por deposição química a vapor (CVD). Este processo envolve a pirólise em alta temperatura de haletos de boro e amônia em um ambiente de vácuo.

Propriedade de PBN Cerâmico

propriedade Unidade Valor
Densidade g/cm³ 2.1
Impurezas metálicas totais ppm ≤10
ponto de fusão ℃ Não
Resistividade elétrica Ω.cm 1014-1015
CTE (coeficiente de expansão térmica) μm/m·K 2
Rigidez Dielétrica Kv/mm 55
Condutividade térmica (1000℃) w/mk 51
Dureza Mohs 4
resistência à flexão Mpa 240
Limite de escoamento Mpa 81

Embora o PBN compartilhe semelhanças com o nitreto de boro hexagonal (h-BN), ele também contém um certo grau de estrutura turboestrática. Uma de suas principais vantagens é sua pureza excepcionalmente alta, atingindo 99,99% ou mais.
Ao contrário do nitreto de boro (BN) prensado a quente convencional, o PBN não requer sinterização nem adição de ligantes. Em vez disso, é depositado diretamente em folhas finas ou moldado em formatos complexos, como tubos de PBN, anéis de PBN e recipientes de PBN com paredes finas (Cadinho PNB).

How to Make Boron Nitride Ceramic Conductive？
Conductive Boron Nitride (TiB2-BN) also known as Black Boron Nitride, is a composite material made by adding conductive fillers, such as TiB2, to traditional boron nitride materials (usually hexagonal boron nitride, h-BN). Since boron nitride itself is an insulating material, this composite form of boron nitride (h-BN) combines the excellent properties of boron nitride (such as high-temperature stability, chemical inertness, and superior lubricity) with electrical conductivity.


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