قطعات سرامیکی نیترید بور

نیتریت بور چیست؟

نیترید بور ماده‌ای نسوز و مقاوم ازلحاظ حرارتی و شیمیایی است که با فرمول شیمیایی BN، از ترکیب بور و نیتروژن ساخته شده است. این ترکیب، به شکل‌های بلوری متنوع که هر کدام با یک شبکۀ کربنی با ساختار مشابه هم‌الکترون[1] هستند، وجود دارد. در میان چندشکلی‌های[2]  نیترید بور، شکل شش‌وجهی که شبیه به گرافیت است، پایدارترین و نرم‌ترین ساختار را دارد؛ و به همین علت، به‌عنوان روان‌کار و همچنین به‌عنوان افزونه در محصولات آرایشی کاربرد دارد. نوع مکعبی (ساختار اسفالریت)[3] که قابل مقایسه با الماس است، «c-BN» نامیده می‌شود؛ این نوع، از الماس نرم‌تر است، اما ازلحاظ پایداری حرارتی و شیمیایی برتری دارد. شکل اصلاح‌شدۀ ورتزیت[4] نیترید بور کمیاب و مشابه با لانزدالیت[5] است، اما در مقایسه با شکل مکعبی کمی نرم‌تر است.

سرامیک‌های نیترید بور به علت پایداری حرارتی و شیمیایی عالی، از قدیم در بخش‌هایی از تجهیزات دمابالا به کار می‌رفته‌اند. نیترید بور، به‌طور بالقوه در فناوری نانو قابل استفاده است. امکان تولید لوله‌های نانو از جنس نیترید بور با ساختاری شبیه به لوله‌های نانو کربنی، یا به‌عبارت‌دیگر صفحه‌های گرافین (نیترید بور) که می‌توان آن‌ها را به دور خودشان پیچید، وجود دارد.

ریزساختار نیترید بور شش‌وجهی شبیه به ریزساختار گرافیت است. ساختار هر دوی این مواد از لایه‌هایی از پولک‌های ریز تشکیل شده است که دو ویژگی قابلیت ماشین‌کاری عالی و اصطکاک کم را دارند. ما این ساختار را نیترید بور شش‌وجهی (HBN) یا گرافیت سفید می‌نامیم.
[1] isoelectronic
[2] Polymorphs
[3] sphalerite
[4] Wurtzite: ساختار شش‌گوشه‌ای روی سولفید
[5] lonsdaleite

مواد ساخته‌شده از سرامیک‌های نیترید بور

• نیترید بور پیرولیتی: ۹۹/۹۹ درصد نیترید بور
• نیترید بور 99: نیترید بور + اکسید بوریک (B2O3)
• CABN: نیترید بور + بورات کلسیم
• ALBN: نیترید بور+ Al2BO3
• ZRBN: نیترید بور + اکسید زیرکونیوم + اکسید بوریک (B2O3)
• ZABN: نیترید بور + اکسید زیرکونیوم + آلومینیوم نیترید + Al2BO3
• SCBN: نیترید بور + کربن سیلیکون + Al2BO3

فراوری سرامیک­های نیترید بور

• تف­جوشی پرس داغ
• رسوب­دهی شیمیایی بخار

کاربردهای سرامیک­های نیترید بور

1. مدیریت حرارتی: نیترید بور ازلحاظ الکتریکی عایق بسیار خوبی است و هدایت حرارتی بالایی دارد؛ به خاطر همین ویژگی‌هاست که استفاده از این ماده به‌عنوان سینک گرما، در کاربردهای الکترونیکی با توان بالا بسیار مفید است. ویژگی‌های این ماده به‌خوبی با اکسید بریلیوم، اکسید آلومینیوم و دیگر مواد بسته‌بندی الکترونیکی قابل مقایسه است و راحت‌تر می‌توان آن را به شکل و اندازۀ دلخواه ماشین‌کاری کرد.

2. محیط­های دما بالا: پایداری دمایی و مقاومت عالی در برابر ضربه­ی حرارتی، BN را به یک ماده­ی ایده­آل برای سختترین شرایط محیط­های دما بالا، مانند تجهیزات و فرایندهای مربوط به جوشکاری قوس پلاسما، ویفرهای منبع پخش و رشد بلور نیمه­رسانا، تبدیل کرده است.

3. کار با مواد مذاب: BN یک ماده­ی معدنی بی­اثر است که با شناساگرها و نمک­های هالیدی واکنش نمی­دهد و در صورت مجاورت با اکثر سرباره­ها و فلزات مذاب، به آن­ها آغشته نمی­شود. این مشخصه­ها، در کنار ویژگی انبساط حرارتی کم، BN را به یک ماده­ی ایده­آل برای ساخت ابزار کار با فلزات مذاب مختلف تبدیل کرده است.