Nitrure de bore (BN)
Le nitrure de bore (BN) est un remarquable matériau céramique avancé dont les propriétés uniques lui permettent de se distinguer dans de nombreuses applications exigeantes. Il partage avec le graphite une structure cristalline hexagonale similaire, c'est pourquoi il est également connu sous le nom de nitrure de bore hexagonal (hBN). Cette structure unique du nitrure de bore lui confère un ensemble de caractéristiques étonnantes, ce qui en fait un choix idéal pour les applications à haute température, à haute pression, d'isolation et de lubrification.
Notre céramique de nitrure de bore est méticuleusement fabriquée à l'aide de processus de précision afin de fournir des performances globales exceptionnelles. De la poudre de nitrure de bore aux produits finis en nitrure de bore, nous nous engageons à fournir des solutions de haute qualité qui répondent aux besoins spécifiques de nos clients. h Le nitrure de bore est la forme la plus courante et la plus largement utilisée, avec la formule chimique BN (boron nitride formula).
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Avantages | Applications | Grades de matériaux | Propriétés | Cas | Usinage | FAQ | En rapport
Principaux avantages du nitrure de bore
En choisissant le nitrure de bore, vous bénéficiez d'une série d'avantages inégalés :
Applications industrielles
Les céramiques de nitrure de bore (BN), en raison de leur stabilité à haute température, de leur inertie chimique, de leur isolation électrique et de leur excellente conductivité thermique d'une couche à l'autre, sont largement utilisées dans les domaines de l'électronique et des semi-conducteurs (comme matériaux d'interface thermique, substrats isolants thermoconducteurs, creusets PBN et supports pour le traitement des plaquettes et des films minces), la métallurgie et le traitement des matériaux (utilisés comme creusets, chambres de fusion, dispositifs de transport de métaux liquides et revêtements résistants à la corrosion), les équipements à haute température et à vide (utilisés comme boucliers thermiques, fenêtres infrarouges et composants de choc thermique), et la lubrification mécanique et l'étanchéité (utilisant les propriétés de lubrification solide et de faible frottement du h-BN). En maintenant l'isolation électrique tout en améliorant la conductivité thermique, ils jouent un rôle important dans des industries telles que l'aérospatiale, la fabrication de semi-conducteurs, les dispositifs optoélectroniques, le traitement céramique de précision et l'ingénierie chimique à haute température.
Qualités disponibles de nitrure de bore
Great Ceramic propose plusieurs qualités et formats de produits BN pour répondre aux exigences des applications :
Nitrure de bore hexagonal (standard)
La céramique de nitrure de bore (standard) est un matériau céramique avancé doté d'une excellente stabilité à haute température, d'une conductivité thermique élevée et de propriétés autolubrifiantes. Avec une pureté de BN ≥99%, elle se classe parmi les grades de performance les plus courants de la famille du nitrure de bore et offre un rapport coût-performance élevé. Tout en conservant une excellente isolation électrique, il présente une bonne inertie chimique et une bonne résistance aux chocs thermiques, ce qui le rend adapté aux conditions de fonctionnement extrêmes telles que les températures élevées, le vide poussé et la résistance à la corrosion.
Comparé à d'autres céramiques techniques (telles que l'alumine et la zircone), le nitrure de bore associe un faible coefficient de frottement à une excellente aptitude au traitement, ce qui permet un fonctionnement stable à long terme dans des environnements à haute température et un usinage de précision. Il convient à la fabrication de composants critiques nécessitant une isolation et une lubrification à haute température.
Caractéristiques principales
Applications typiques
Production et transformation
Les céramiques conventionnelles à base de nitrure de bore sont produites par synthèse chimique en utilisant le trioxyde de bore (B₂O₃) et l'ammoniac (NH₃) ou l'urée comme matières premières primaires. La poudre de nitrure de bore est obtenue par synthèse chimique. En fonction de l'application, des méthodes de formage telles que le pressage à sec, le pressage isostatique et l'extrusion peuvent être utilisées.
Le frittage est généralement réalisé par pressage à chaud (1900-2100°C, azote ou atmosphère inerte). Une petite quantité d'oxyde est parfois ajoutée comme aide au frittage pour augmenter la densité.
Le produit fini peut être directement soumis à des processus de finition tels que le tournage, le fraisage et le perçage. La surface peut également être recouverte de céramiques telles que SiC et AlN pour améliorer la résistance mécanique et la résistance à l'oxydation.
Céramiques à base de nitrure de bore (haute pureté)
Les céramiques de nitrure de bore (BN) de haute pureté sont des matériaux céramiques avancés de très haute pureté (teneur en BN ≥ 99,5%) présentant une stabilité thermique, une isolation électrique, une autolubrification et une inertie chimique exceptionnelles. Le contrôle strict des niveaux d'impureté permet d'améliorer considérablement la conductivité thermique et la fiabilité de l'isolation du matériau. Ils sont particulièrement adaptés aux conditions de fonctionnement extrêmes telles que les températures élevées, le vide poussé et la corrosion sévère, ainsi qu'aux industries des semi-conducteurs, de l'aérospatiale et de la métallurgie haut de gamme, qui exigent des normes de pureté rigoureuses.
Par rapport aux céramiques de nitrure de bore conventionnelles, les qualités de haute pureté offrent une stabilité électrique, thermique et chimique supérieure, ce qui réduit considérablement le risque de défaillance due à l'impureté, prolonge la durée de vie des composants critiques et permet de maintenir un fonctionnement stable dans des environnements extrêmes.
Caractéristiques principales
Applications typiques
Production et transformation
Les céramiques de nitrure de bore de haute pureté sont produites à partir de poudre de h-BN de très haute pureté par un processus de pressage à chaud. Le BN fritté de haute pureté a une dureté modérée et peut être usiné avec précision par tournage, fraisage, perçage et autres procédés.
Céramiques à base de nitrure de bore pyrolytique (PBN)
Les céramiques de nitrure de bore pyrolytique (PBN) sont des matériaux de nitrure de bore hexagonal de haute pureté (≥99,99%) produits par un processus de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Cette méthode de dépôt unique permet d'obtenir un matériau sans liant et sans impureté, doté d'une microstructure dense et uniforme, d'une pureté exceptionnelle et d'excellentes propriétés anisotropes.
Comparé au nitrure de bore pressé à chaud (HPBN), le PBN offre une plus grande pureté, une meilleure étanchéité à l'air et une surface dense et lisse. Il peut être formé directement dans les formes souhaitées au cours du processus de dépôt, ce qui le rend particulièrement adapté à l'ultravide, au traitement des matériaux de haute pureté et aux environnements de fabrication de semi-conducteurs sensibles à la contamination.
Caractéristiques principales
Applications typiques
Production et transformation
Les céramiques de nitrure de bore pyrolytique sont produites par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) :
- Matériaux de dépôt : Trichlorure de bore (BCl₃) et ammoniac (NH₃)
- Conditions du procédé : La réaction se produit dans un moule en graphite à haute température (1800-2000°C). Le BN se dépose moléculairement sur la paroi interne du moule, formant progressivement une structure dense.
- Mise en forme directe : Le procédé CVD permet un dépôt direct et un moulage selon la forme du moule, ce qui élimine le besoin de frittage et de liants, évitant ainsi une contamination secondaire.
- Traitement ultérieur : La plupart des pièces PBN sont prêtes à être utilisées immédiatement. Si des ajustements sont nécessaires, un usinage de précision ou un traitement de surface peut être effectué.
Céramiques composites à base de nitrure de bore
Les céramiques composées de nitrure de bore sont une catégorie de matériaux céramiques techniques basés sur une matrice de nitrure de bore (BN) renforcée ou modifiée par d'autres composés céramiques ou métalliques (tels que l'oxyde d'aluminium (Al₂O₃), le nitrure d'aluminium (AlN), le carbure de silicium (SiC), l'oxyde de zirconium (ZrO₂) et le verre d'oxyde de bore). Leur objectif est d'améliorer considérablement la résistance mécanique, la résistance à l'oxydation, la résistance à l'usure et la conductivité thermique tout en conservant les excellentes propriétés d'isolation à haute température, d'autolubrification et d'inertie chimique du BN.
Par rapport aux céramiques de BN pur, le nitrure de bore composite présente une résistance à haute température, une densité et une adaptabilité environnementale supérieures, ce qui lui permet de répondre aux conditions de fonctionnement exigeantes de la métallurgie, des semi-conducteurs, du revêtement sous vide et de l'aérospatiale.
Caractéristiques principales
Applications typiques
Production et transformation
Préparation des matières premières : Sélectionner la poudre de BN de haute pureté et la poudre de phase de renforcement (telle que Al₂O₃, AlN, SiC, ZrO₂), et les mélanger uniformément selon le ratio de la formule.
Processus de moulage : Le pressage à sec, le pressage isostatique ou la coulée en barbotine sont couramment utilisés, différentes méthodes étant choisies en fonction de la complexité du produit.
Méthodes de frittage : pressage à chaud (HP), pressage isostatique à chaud (HIP) ou frittage par réaction ; les températures sont généralement comprises entre 1700 et 2000°C dans une atmosphère d'azote ou de gaz inerte.
Post-traitement : Usinage jusqu'à la forme finale. Des revêtements de surface (par exemple, SiC, Al₂O₃) peuvent être appliqués si nécessaire pour améliorer la résistance à l'oxydation et à l'usure.
Principales propriétés du nitrure de bore
Great Ceramic propose à ses clients une grande variété de matériaux à base de nitrure de bore. Les valeurs suivantes sont des propriétés typiques des matériaux et peuvent varier en fonction de la configuration du produit et du processus de fabrication. Pour plus de détails, n'hésitez pas à contacter nous contacter.
Paramètres | GCBN-HBN1 | GCBN-HBN2 | GCBN-PBN | GCBN-B | GCBN-C | GCBN-D | GCBN-E | GCBN-S2 | GCBN-S3 |
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Composition principale | BN ≥ 99%(Standard) | BN ≥ 99,5%(haute pureté) | BN ≥ 99,99% | BN + Zr+Al | BN + SiC | BN + ZrO₂ | BN + AlN | BN + Si₃N₄ | BN + Si₃N₄ |
Densité (g/cm³) | 2.0-2.3 | ≥2.0 | 1.95-2.22 | 2.25-2.35 | 2.40-2.50 | 2.80-2.90 | 2.80-2.90 | 2.55-2.65 | 2.75-2.85 |
Teneur en oxygène (%) | 0.46 | <0.3 | <0.1 | - | - | - | - | - | - |
Porosité (%) | 2.6 | <2.0 | Dense | - | - | - | - | - | - |
Dureté Leeb HL | ≥330 | ≥330 | - | - | - | - | - | - | - |
Résistance à la flexion en 3 points (MPa) | 38 | 40-50 | 80 | 65 | 85 | 115 | 120 | 220 | 320 |
Résistance à la compression (MPa) | 110-150 | 120-160 | - | 110 | 130 | 225 | 220 | 420 | 480 |
CTE (×10-⁶/K) | 2.0-2.8 | 2.0-2.5 | 2,0 (a) / 2,6 (c) | 2.0 | 2.8 | 3.5 | 2.8 | 2.7 | 2.7 |
Conductivité thermique (W/m-K) | 30-50 | 50 | 82.3 (200℃) / 55.3 (900℃) | 30 | 30 | 20 | 80 | 40 | 40 |
Température de fonctionnement maximale (℃) | Air 900 / Vac 2100 / Inert 2300 | Air 900 / Vac 2100 / Inert 2300 | 2000+ | Air 1000 / Vac 1800 / Inert 1800 | Air 1000 / Vac 1800 / Inert 1800 | Air 1000 / Vac 1800 / Inert 1800 | Air 1000 / Vac 1800 / Inert 1800 | Air 1000 / Vac 1800 / Inert 1800 | Air 1000 / Vac 1800 / Inert 1800 |
Résistivité à température ambiante (Ω-cm) | >10¹⁴ | >10¹⁴ | 10¹⁵ | >10¹³ | >10¹² | >10¹² | >10¹³ | >10¹³ | >10¹³ |
Applications typiques | Métallurgie des poudres, creusets d'évaporation des métaux, isolateurs | Équipements semi-conducteurs, pièces d'isolation à haute température | Revêtement sous vide, réchauffeurs de semi-conducteurs, composants d'isolation | Métallurgie des poudres, supports haute température | Métallurgie des poudres | Moules de coulée des métaux | Métallurgie des poudres | Métallurgie des poudres | Métallurgie des poudres |
cas d'application des produits de nitrure de bore
Les produits céramiques à base de nitrure de bore de Great Ceramic, en particulier sous forme de nitrure de bore hexagonal (h-BN) et de nitrure de bore pyrolytique (PBN), offrent une conductivité thermique exceptionnelle, une excellente isolation électrique, une inertie chimique, une faible dureté facilitant le traitement et une excellente stabilité à haute température. Ces propriétés permettent à nos pièces en BN d'être utilisées dans un large éventail d'industries. Les applications courantes de nos produits en nitrure de bore sont les suivantes :
Précautions à prendre lors de l'utilisation de céramiques à base de nitrure de bore
Lors de l'utilisation de céramiques de nitrure de bore, les précautions suivantes peuvent aider à maximiser les performances, la stabilité et la durée de vie des produits en nitrure de bore dans les applications industrielles exigeantes.
Usinage de nitrure de bore
L'un des avantages uniques du nitrure de bore est sa dureté relativement faible (Mohs ~2 pour le h-BN), qui le rend plus facile à usiner que beaucoup d'autres céramiques. Les outils standard en carbure ou en acier rapide peuvent être utilisés pour le h-BN, tandis que les composites BN plus durs peuvent nécessiter un meulage au diamant, un usinage CNC, une découpe au laser ou un usinage par ultrasons pour garantir la précision et la finition de la surface.
Avec une gamme complète d'équipements d'usinage avancés et une expertise technique étendue, Great Ceramic fournit des solutions de bout en bout - de la sélection des matériaux et de l'optimisation de la conception à l'usinage de précision et à l'assemblage - garantissant des produits céramiques à base de nitrure de bore de haute qualité et de haute performance qui répondent aux exigences d'application les plus rigoureuses.
Fraisage, tournage et rectification CNC avec des tolérances de l'ordre du micron.
Polissage de surface pour des finitions lisses et des surfaces de qualité optique.