Skillnader i prestanda mellan pyrolytisk bornitrid och varmpressad bornitrid
Bornitridär ett välkänt avancerat keramiskt material med sex kristallfaser, de vanligaste är kubisk bornitrid (c-BN) och hexagonal bornitrid (h-BN). Bland dessa används c-BN, som liknar diamant, främst för skärverktyg, medan h-BN, även känd som vit grafit på grund av sin skiktade struktur och gitterparametrar som liknar grafit, har utmärkt värmeledningsförmåga och isoleringsegenskaper, vilket gör det till mest uppskattade kristallfasen.
Men även inom det hexagonala kristallsystemet av bornitrid finns det distinkta variationer baserade på olika beredningstekniker. Den ena är bornitridkeramik framställd genom högtemperatursintringsprocesser såsom trycklös sintring, varmpresssintring och varm isostatisk presssintring. Varmpresssintring anses allmänt vara en idealisk sintringsmetod, som ger keramik med hög densitet, hållfasthet och mogna produktionsprocesser, och finner därför utbredda tillämpningar. Den andra varianten är pyrolytisk bornitrid (PBN), framställd med kemisk ångavsättningsteknik (CVD). Låt oss jämföra dessa två genom att fokusera på varmpressad bornitrid och pyrolytisk bornitrid.
Varmpressad bornitridär ett keramiskt material tillverkat med varmpresssintringsteknik. Den specifika beredningsprocessen innebär att torkat pulver placeras i specialdesignade grafitformar. Formarna utsätts sedan för uniaxiellt eller biaxligt tryck medan de värms inom ett visst temperaturområde för att underlätta både formning och sintring. Denna samtidiga uppvärmning och trycksättning stör den skiktade strukturen av h-BN, främjar kornomläggning och effektivt sänker sintringstemperaturen och -tiden.
Varmpressad bornitrid är en utmärkt elektrisk isolator med enastående smörjförmåga och hög temperaturstabilitet. Den behåller sina smörjande och inerta egenskaper även vid extremt höga temperaturer. Även om dess mekaniska styrka är relativt lägre, har den hög värmekapacitet, utmärkt värmeledningsförmåga, exceptionell dielektrisk styrka och enkel bearbetning. Under inerta atmosfärer kan bornitrid motstå temperaturer över 2000°C, vilket gör det till ett idealiskt material för högtemperaturvärmeisolering.
Dessutom uppvisar varmpressad bornitrid anisotropa egenskaper. När atomarrangemanget är vinkelrätt mot tryckriktningen bildas starka bindningar, vilket resulterar i överlägsen styrka, termiska och elektriska egenskaper. Omvänt bildar atomär inriktning parallell med tryckriktningen svaga bindningar, vilket leder till utmärkt smörjförmåga. Genom att utnyttja dessa egenskaper och dess kemiska stabilitet används bornitridkeramik för olika applikationer såsom deglar för smältning av förångade metaller, båtar, överföringsrör för flytande metall, deglar för att syntetisera GaAs-kristaller, raketmunstycken, högeffektsenhetssubstrat, rörledningar för smält metall, pumpkomponenter, gjutna stålformar och isoleringsmaterial.
Framställningsprocessen för PBN skiljer sig väsentligt från den för varmpressad bornitrid. PBN produceras med kemisk ångavsättning (CVD) teknik under hög temperatur, högt vakuum. Det involverar kemisk ångavsättning av ammoniak och borhalogenider för att bilda PBN-material, som kan deponeras som tunna plattor eller direkt som slutprodukter såsom rör, ringar eller tunnväggiga behållare.
PBN framställd genom pyrolytiska reaktioner vid hög temperatur har hög renhet, hög värmeledningsförmåga, mekanisk styrka, bra elektrisk isolering, kemisk tröghet, utmärkt struktur och prestanda. Detta gör den till en idealisk behållare för elementrening, sammansatta och sammansatta halvledarkristalltillväxt. PBN har olika applikationer inklusiveOLED-avdunstningenheter, halvledardeglar med enkristalltillväxt (VGF, LEC), förångningsdeglar för molekylär strålepitaxi (MBE), MOCVD-värmare, polykristallina syntesbåtar, isoleringsskivor för högtemperatur- och högvakuumutrustning med mera. PBN är dock dyrare på grund av långsamma avsättningshastigheter, vilket gör PBN-produkter relativt dyra.
Även om båda hexagonala bornitridvarianterna delar gemensamma applikationer som förångningsdeglar, smältdeglar och isoleringsskivor, leder deras prestandaskillnader fortfarande till skillnader i faktisk användning. Till exempel har PBN-produkter vanligtvis totala föroreningar på mindre än 100 ppm, vilket säkerställer en renhet över 99,99 %. Denna höga renhet gör PBN-deglar mer gynnade av halvledarindustrin och lämpliga för applikationer som OLED-förångningsenheter och halvledardeglar med enkristalltillväxt (VGF, LEC). PBN:s höga densitet och renhet gör att den också används i stor utsträckning i vakuumprocesser, inklusive isoleringsskivor för högtemperatur- och högvakuumutrustning.
Det är värt att notera att CVD-processer ger nästan perfekta skiktade strukturer till PBN, vilket resulterar i anisotropisk värmeledningsförmåga med en ungefär 20-faldig skillnad mellan avsättningsriktningen (a-axeln) och vinkelrätt mot avsättningsplanet (C-axeln). Denna egenskap gör PBN till ett idealiskt material för kristalltillväxtdeglar, såsom inom området för GaAs-kristalltillväxt.
Kostnadsöverväganden spelar dock även in för vissa tillämpningar. Till exempel, i metallsmältningsapplikationer, även om PBN-deglar har hög densitet och är porfria, vilket gör det svårt för smält metall att penetrera degelväggarna, är de dyra. Så även om användning av PBN-deglar kan ge bättre resultat, kan industriell produktion inte alltid motivera lyxen på grund av de höga kostnaderna.
Dessutom,varmpressad bornitridhar också sina fördelar. Det är lättare att bearbeta och forma efter krav, vilket gör det mer kostnadseffektivt för komponenter som t.exugnsisoleringsdelar med hög temperatur,termoelement skyddsrör,deglar eller formar för smältning av metalls, amorfa bandmunstycken och metallpulveratomiseringsmunstyckenförhögtemperaturapplikationer. Dessutom har de senaste framstegen i produktionsprocessen av varmpressad bornitridkeramik gjort det möjligt för en del av dem att ersätta PBN, om än med den avgörande förutsättningen att kontrollera föroreningsinnehållet, särskilt innehållet av syre, kisel och aluminium i pulvermaterialet. Sammanfattningsvis har pyrolytisk bornitrid och varmpressad bornitrid var och en sina egna fördelar, och valet bör baseras på specifika krav i applikationer.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. är en ansedd och pålitlig leverantör specialiserad på tillverkning och försäljning av tekniska keramiska delar. Vi tillhandahåller skräddarsydd produktion och högprecisionsbearbetning för en bred serie av högpresterande keramiska material inklusive aluminiumoxid keramik, zirkonium keramik, kiselnitrid, kiselkarbid, bornitrid, aluminiumnitrid och bearbetbar glaskeramik. För närvarande kan våra keramiska delar hittas i många industrier som mekanisk, kemisk, medicinsk, halvledare, fordon, elektronik, metallurgi etc. Vårt uppdrag är att tillhandahålla keramiska delar av bästa kvalitet för globala användare och det är ett stort nöje att se vår keramik delar fungerar effektivt i kundernas specifika applikationer. Vi kan samarbeta om både prototyp och massproduktion, välkommen att kontakta oss om du har önskemål.
