窒化ホウ素セラミック入門
窒化ホウ素セラミックは、優れた特性を備えた高度なセラミック材料ですが、アルミナセラミックほど広く使用されていません。しかし、それは物理学と化学において独特の性能上の利点を持っています。
窒化ホウ素は、窒素原子とホウ素原子で構成される結晶です。結晶構造は、六方晶窒化ホウ素（HBN）、最密六方晶窒化ホウ素（WBN）、立方晶窒化ホウ素に分けられます。同様のグラファイト層状構造で、緩く、潤滑性があり、水分を吸収しやすく、軽量であるため、「ホワイトグラファイト」とも呼ばれます。
窒化ホウ素セラミックの理論密度は2.43g / cm3、モース硬度は2です。六方晶窒化ホウ素は、優れた電気絶縁性、熱伝導性、化学的安定性を備え、明らかな融点はありません。自然還元雰囲気では、耐熱性があります。温度は2000°C、窒素とアルゴンの動作温度は2800°Cに達する可能性があり、酸素雰囲気では安定性が低く、動作温度は1000°C未満です。六方晶窒化ホウ素の膨張係数は石英と同等ですが、熱伝導率は石英の10倍です。
窒化ホウ素セラミック特性
窒化ホウ素セラミックは優れた熱特性を持っています
窒化ホウ素セラミックの耐熱性は抜群で、1000℃の酸化性雰囲気や3000℃の不活性雰囲気で直接使用でき、アルミナや炭化ケイ素など他の同様の材料と比較するのは困難です。耐火物もこのレベルからはほど遠いです。
窒化ホウ素セラミックは安定した化学的性質を持っています
窒化ホウ素セラミックは、溶液中の鉄、アルミニウム、銅、シリコンなどのほとんどの金属と化学的に反応せず、スラグとガラスを組み合わせても変化しません。安定した化学的特性により、優れた容器用途になります。
窒化ホウ素セラミックは優れた電気的特性を持っています
セラミックは電気を通さないため、電気絶縁材料として機能します。窒化ホウ素セラミックは、独自の特性により誘電定数や誘電損失が少ないため、電気絶縁に最適な材料です。
上記は窒化ホウ素セラミックのいくつかの主な特性です。硬度が低いため機械加工にも使用でき、高精度の要件を達成できます。同時に、密度はダイヤモンドよりも低くなりますが、耐熱性はより優れています。ダイヤモンドなので、ドリル、研磨剤、その他の工具にできます。窒化ホウ素セラミックにはさまざまな性能上の利点があるため、広く使用されています。
窒化ホウ素セラミックの使用
1.安定性
鋼、ステンレス鋼、AL、FE、Ge、Bi、Si、Cuなどのほとんどの金属溶融物を濡らしたり作用したりすることはありません。したがって、るつぼ、ボート、液体金属搬送パイプ、ロケットノズル、高出力デバイスベース、高温ガルバニック保護、溶融金属パイプ、ポンプ部品、鋳鋼金型、および高温電気絶縁材料として使用できます。等
2.耐熱性と耐食性
高温部品、ロケット燃焼室ライニング、宇宙船の熱シールド、磁性流体発生器の耐食部品などを製造できます。
3.断熱材
窒化ホウ素は、高電圧および高周波の電気およびプラズマアーク用の絶縁体、さまざまなヒーター用の絶縁体、加熱管ケーシングおよび高温、高周波、高電圧の絶縁熱放散部品、および高電圧用の材料に広く使用されています。 -周波数アプリケーション電気炉。
4.熱伝導率
窒化ホウ素は、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウム、半導体パッケージ熱放散ベースプレート、移相器の放熱ロッド、進行波管集熱器の放熱パイプ、p型半導体、集積電極拡散を準備するためのるつぼとして使用できます。ソースとマイクロ波ウィンドウ。
5.シールド
窒化ホウ素は、原子炉の中性子吸収材および遮蔽材として使用されています。また、赤外線およびマイクロ波偏光子、赤外線フィルター、レーザー機器の光路チャネル、超高圧圧力伝送材料などとしても使用できます。
立方晶窒化ホウ素
立方晶窒化ホウ素（CBN）は、六方晶窒化ホウ素と触媒を高温高圧下で合成した超硬材料です。この超硬材料は、既知の超硬材料の中で、硬度がダイヤモンドに次ぐものです。
立方晶窒化ホウ素セラミックの熱安定性はダイヤモンドよりもはるかに高く、鉄系金属元素に対する化学的安定性が高いため、立方晶窒化ホウ素研磨剤は鉄系金属の切削および研削の分野で広く使用されています。製品。パフォーマンスは優れています。
研削分野における立方晶窒化ホウ素セラミックの応用
立方晶窒化ホウ素セラミック研磨工具は、優れた研削性能を持ち、耐摩耗性材料の処理を完了し、生産性を向上させ、ワークピースの研削品質を効果的に向上させ、ワークピースの形状とサイズを厳密に制御して表面の完全性を向上させることができますしたがって、部品の疲労強度が向上し、耐用年数が長くなります。
立方晶窒化ホウ素セラミックには多くの性能上の利点があると同時に、その製造プロセスは他の超硬材料よりもエネルギー消費と環境汚染が少ないです。したがって、立方晶窒化ホウ素セラミックの使用は、金属研削に大きく貢献し、研削に革命的な変化をもたらし、研削技術に2番目の飛躍をもたらします。
立方晶窒化ホウ素（略称CBN）は、六方晶窒化ホウ素と触媒を高温高圧下で合成した超硬材料です。この超硬材料の硬度は、工業化された超硬材料の中でダイヤモンドに次ぐものです。立方晶窒化ホウ素の熱安定性はダイヤモンドよりもはるかに高く、鉄系金属元素に対する化学的安定性が高いため、立方晶窒化ホウ素研磨剤は鉄系金属製品の切削および研削の分野で広く使用されています。そして彼らのパフォーマンスはとても良いです。
立方晶窒化ホウ素には、単結晶と多結晶焼結体の2種類があります。単結晶は、3000〜8000 MPaの圧力と800〜1900℃の温度の範囲で六方晶窒化ホウ素と触媒によって調製されます。典型的な触媒材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、スズ、鉛、アンチモン、およびそれらの窒化物から選択されます。立方晶窒化ホウ素の結晶形には、四面体錐台、八面体、歪んだ結晶、および双晶が含まれます。工業的に製造された立方晶窒化ホウ素は、黒色、琥珀色、および金属化された表面で入手可能であり、粒子サイズは通常1mm未満です。
金属切削における窒化ホウ素多結晶の応用
立方晶窒化ホウ素多結晶（PCBN）ツールは、多くの微細粒子（0.1〜100ミクロン）CBNによって凝集した一種の超硬材料製品です。
高い硬度と高い耐摩耗性に加えて、高い靭性、不活性、赤色硬度などの特性を備えており、ダイヤモンド砥石で砥石を研ぐことができます。切削加工のあらゆる面で優れた切削性能を発揮し、高温での安定した切削が可能で、特に硬化鋼、工具鋼、冷間鋳鉄などのさまざまな硬化物や難削材の加工に適しています。この工具は、鋭い切削、優れた形状保持、高い耐摩耗性、小さな単位摩耗、少ない修正時間を備えており、荒加工から仕上げまでのすべての切削プロセスに適した自動加工に役立ちます。
パフォーマンス上の利点
PCBNは、CBNのほとんどの特性を備えており、CBN単結晶面の劈開の欠点を克服し、多くのパフォーマンス上の利点があります。
1.高硬度。 PCBNツールの硬度はダイヤモンドに次ぐものであり、超硬合金やセラミックツールよりもはるかに高いため、HRC60を超える硬度の超硬鋼、鋳鉄、超硬合金を処理できます。
2.高い耐摩耗性。 PCBN工具の耐摩耗性は超硬工具やセラミックよりもはるかに高く、その耐用年数は通常、超硬工具の3〜5倍、超硬工具の5〜15倍です。
3.高い不活性。 PCBNと鉄族元素およびそれらの合金材料は、1200〜1300°Cで化学反応を起こしにくく、多結晶ダイヤモンド工具と鉄の化学的親和性を克服します。高い抗酸化能力を持ち、さまざまな材料への密着性が良好です。拡散は、セメントカーバイドよりもはるかに小さいです。
4.高い熱安定性。 PCBNの耐熱性は1400°Cに達する可能性があり、これはダイヤモンド工具の耐熱性（700-800°C）よりもはるかに高くなっています。使用により、1100℃以上の切削温度でも高い鋭利な切削性能を維持できることが証明されており、乾式切削に適しています。
5.高い熱伝導率。あらゆる種類の工具材料の中で、PCBNの熱伝導率は79.54W /（m・k）で、ダイヤモンドに次ぐ超硬合金よりもはるかに優れており、温度の上昇に伴い、PCBNの熱伝導率も向上します。
6.低摩擦係数。 PCBNは、他の工具材料と比較して摩擦係数が低くなっています。 PCBNと異種材料の摩擦係数は約0.1〜0.3、超硬合金の摩擦係数は0.4〜0.6であり、切削速度を上げると摩擦係数が低下する傾向があり、切削抵抗が低下し、切りくずの付着が少なくなります。ナイフ現象。
粉砕場での立方晶窒化ホウ素の応用
立方晶窒化ホウ素研磨工具は、優れた研削性能を備えており、研削が困難な材料の加工を完了し、生産性を向上させ、ワークピースの研削品質を効果的に向上させるだけでなく、ワークピースの形状とサイズを厳密に制御して表面の完全性を向上させます。これにより、部品の疲労強度が向上し、寿命が延びます。
立方晶窒化ホウ素マイクロパウダーは、樹脂、金属、セラミックなどのバインダーシステムに適しています。多結晶複合シートの製造にも使用でき、緩い研磨粒子、研削ペーストなどにも使用できます。研磨材として、立方晶窒化ホウ素は長寿命で耐摩耗性に優れています。ただし、単結晶立方晶窒化ホウ素には、粒径が小さい、異方性、劈開面が分割しやすいなどの欠点もあります。
立方晶窒化ホウ素には多くの性能上の利点があり、その製造プロセスは他の超硬材料よりもエネルギー消費と環境汚染が少ないためです。したがって、立方晶窒化ホウ素の使用は、金属研削プロセスへの主要な貢献であり、研削に革命的な変化をもたらし、研削技術に2番目の飛躍をもたらします。
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