Различия в производительности между пиролитическим нитридом бора и нитридом бора горячего прессования
нитрид борапредставляет собой хорошо известный передовой керамический материал с шестью кристаллическими фазами, наиболее распространенными из которых являются кубический нитрид бора (c-БН) и гексагональный нитрид бора (h-БН). Среди них c-БН, подобный алмазу, в основном используется для режущих инструментов, в то время как h-БН, также известный как белый графит из-за своей слоистой структуры и параметров решетки, напоминающих графит, обладает превосходной теплопроводностью и изоляционными свойствами, что делает его наиболее ценная кристаллическая фаза.
Однако даже в гексагональной кристаллической системе нитрида бора существуют различные вариации, основанные на разных методах получения. Одним из них является керамика из нитрида бора, полученная с помощью процессов высокотемпературного спекания, таких как спекание без давления, спекание с горячим прессованием и спекание с горячим изостатическим прессованием. Спекание в горячем прессовании обычно считается идеальным методом спекания, позволяющим получать керамику с высокой плотностью, прочностью и зрелыми производственными процессами, что находит широкое применение. Другим вариантом является пиролитический нитрид бора (PBN), полученный с использованием методов химического осаждения из паровой фазы (ССЗ). Давайте сравним их, сосредоточив внимание на нитриде бора горячего прессования и пиролитическом нитриде бора.
1.Горячепрессованный нитрид бора
Нитрид бора горячего прессованияпредставляет собой керамический материал, изготовленный по технологии горячего прессования. Особый процесс подготовки включает помещение высушенного порошка в специально разработанные графитовые формы. Затем формы подвергают одноосному или двухосному давлению при нагревании в определенном диапазоне температур, чтобы облегчить формование и спекание. Этот одновременный нагрев и повышение давления разрушают слоистую структуру h-БН, способствуя перегруппировке зерен и эффективно снижая температуру и время спекания.
Горячепрессованный нитрид бора является превосходным электрическим изолятором с выдающимися смазывающими свойствами и стабильностью при высоких температурах. Он сохраняет свои смазывающие и инертные свойства даже при экстремально высоких температурах. Хотя его механическая прочность относительно ниже, он может похвастаться высокой теплоемкостью, отличной теплопроводностью, исключительной диэлектрической прочностью и простотой обработки. В инертной атмосфере нитрид бора может выдерживать температуры свыше 2000°C, что делает его идеальным материалом для высокотемпературной теплоизоляции.
Кроме того, нитрид бора горячего прессования проявляет анизотропные характеристики. Когда расположение атомов перпендикулярно направлению давления, образуются прочные связи, что приводит к превосходным прочностным, термическим и электрическим свойствам. И наоборот, выравнивание атомов параллельно направлению давления образует слабые связи, что приводит к отличной смазывающей способности. Используя эти свойства и свою химическую стабильность, керамика из нитрида бора используется для различных применений, таких как тигли для плавления испаряемых металлов, лодочки, трубы для передачи жидкого металла, тигли для синтеза кристаллов GaAs, сопла ракет, подложки мощных устройств, трубопроводы расплавленного металла, компоненты насоса, литые стальные формы и изоляционные материалы.
2. Пиролитический нитрид бора (PBN)
Процесс получения PBN существенно отличается от процесса горячего прессования нитрида бора. PBN производится с использованием технологии химического осаждения из паровой фазы (ССЗ) в условиях высокой температуры и высокого вакуума. Он включает химическое осаждение из паровой фазы аммиака и галогенидов бора с образованием материалов PBN, которые могут быть нанесены в виде тонких пластин или непосредственно в виде конечных продуктов, таких как трубы, кольца или тонкостенные контейнеры.
PBN, полученный с помощью высокотемпературных пиролитических реакций, отличается высокой чистотой, высокой теплопроводностью, механической прочностью, хорошей электроизоляцией, химической инертностью, отличной структурой и эксплуатационными характеристиками. Это делает его идеальным контейнером для очистки элементов, выращивания составных и полупроводниковых кристаллов. PBN имеет различные приложения, включаяOLED испарениеустановки, тигли для выращивания монокристаллов полупроводников (ВГФ, ЛЭК), испарительные тигли для молекулярно-лучевой эпитаксии (МБЭ), нагреватели МОСВД, поликристаллические лодочки для синтеза, изоляционные плиты для высокотемпературного и высоковакуумного оборудования и многое другое. Однако PBN дороже из-за низкой скорости осаждения, что делает продукты PBN относительно дорогими.
Хотя оба варианта гексагонального нитрида бора имеют общие области применения, такие как испарительные тигли, плавильные тигли и изоляционные плиты, различия в их характеристиках по-прежнему приводят к различиям в реальном использовании. Например, продукты PBN обычно имеют общее содержание примесей менее 100 частей на миллион, что обеспечивает чистоту выше 99,99%. Эта высокая чистота делает тигли PBN более популярными в полупроводниковой промышленности и подходящими для таких приложений, как испарительные устройства OLED и тигли для выращивания монокристаллов полупроводников (ВГФ, ЛЭК). Благодаря высокой плотности и чистоте PBN также широко используется в вакуумных процессах, включая изоляционные плиты для высокотемпературного и высоковакуумного оборудования.
Стоит отметить, что процессы ССЗ придают PBN почти идеальные слоистые структуры, что приводит к анизотропной теплопроводности с примерно 20-кратной разницей между направлением осаждения (ось а) и направлением, перпендикулярным плоскости осаждения (ось С). Это свойство делает PBN идеальным материалом для тиглей для выращивания кристаллов, например, в области выращивания кристаллов GaAs.
Тем не менее, соображения стоимости также имеют значение для некоторых приложений. Например, в приложениях для плавки металлов, хотя тигли PBN имеют высокую плотность и не содержат пор, что затрудняет проникновение расплавленного металла через стенки тигля, они дороги. Таким образом, хотя использование тиглей PBN может дать лучшие результаты, промышленное производство не всегда может оправдать такую роскошь из-за высокой стоимости.
Кроме того,нитрид бора горячего прессованиятакже имеет свои преимущества. Его легче обрабатывать и формировать в соответствии с требованиями, что делает его более рентабельным для таких компонентов, какдетали изоляции высокотемпературной печи,защитные трубки термопары,тигли или формы для плавки металлас, аморфные ленточные сопла и металлический порошокраспылительные форсункидлявысокотемпературные приложения. Более того, недавние достижения в процессе производства горячепрессованной керамики из нитрида бора позволили некоторым из них заменить PBN, хотя и с обязательным условием контроля содержания примесей, особенно кислорода, кремния и алюминия в порошковом материале. В заключение, пиролитический нитрид бора и нитрид бора горячего прессования имеют свои преимущества, и выбор должен основываться на конкретных требованиях в приложениях.
СЯМЫНЬ МАСКА ТЕХНОЛОГИИ СО., ООО. является авторитетным и надежным поставщиком, специализирующимся на производстве и продаже технических керамических деталей. Мы обеспечиваем индивидуальное производство и высокоточную механическую обработку для широкого ряда высококачественных керамических материалов, включая глиноземная керамика, циркониевая керамика, нитрид кремния, Карбид кремния, нитрид бора, нитрид алюминия и обрабатываемая стеклокерамика. В настоящее время наши керамические детали можно найти во многих отраслях промышленности, таких как механическая, химическая, медицинская, полупроводниковая, автомобильная, электронная, металлургия и т. д. Наша миссия состоит в том, чтобы предоставить керамические детали самого высокого качества для пользователей во всем мире, и нам очень приятно видеть, что наши керамические детали работают эффективно в конкретных приложениях клиентов. Мы можем сотрудничать как с прототипом, так и с серийным производством, обращайтесь к нам, если у вас есть требования.
