Introduction à la céramique au nitrure de bore
La céramique au nitrure de bore est un matériau céramique avancé doté d’excellentes propriétés, mais elle n’est pas aussi largement utilisée que la céramique d’alumine. Mais il présente des avantages de performance uniques en physique et en chimie.
Le nitrure de bore est un cristal composé d’atomes d’azote et d’atomes de bore. La structure cristalline est divisée en : nitrure de bore hexagonal (HBN), nitrure de bore hexagonal compact (WBN) et nitrure de bore cubique, parmi lesquels des cristaux de nitrure de bore hexagonal La structure a une structure en couches de graphite similaire, montrant une poudre blanche lâche, lubrifiée, facile à absorber l’humidité et légère, elle est donc également appelée «graphite blanc».
La densité théorique de la céramique au nitrure de bore est de 2,43 g/cm3 et la dureté Mohs est de 2. Le nitrure de bore hexagonal a une bonne isolation électrique, une conductivité thermique, une stabilité chimique et aucun point de fusion évident. Dans une atmosphère réductrice naturelle, le résistant à la chaleur la température est de 2000 °C, la température de fonctionnement dans l’azote et l’argon peut atteindre 2800 °C, et la stabilité est médiocre dans une atmosphère d’oxygène, et la température de fonctionnement est inférieure à 1000 °C. Le coefficient de dilatation du nitrure de bore hexagonal est équivalent à celui du quartz, mais la conductivité thermique est dix fois supérieure à celle du quartz.
Propriétés de la céramique de nitrure de bore
Les céramiques au nitrure de bore ont d’excellentes propriétés thermiques
La résistance à la chaleur de la céramique de nitrure de bore est exceptionnelle, et elle peut être utilisée directement dans une atmosphère oxydante de 1000°C ou une atmosphère inerte de 3000°C, ce qui est difficilement comparable avec d’autres matériaux similaires, même l’alumine et le carbure de silicium. les réfractaires sont également loin de ce niveau.
Les céramiques au nitrure de bore ont des propriétés chimiques stables
Les céramiques au nitrure de bore ne réagissent pas chimiquement avec la plupart des métaux tels que le fer, l’aluminium, le cuivre, le silicium, etc., en solution, et les scories et le verre ne changent pas lorsqu’ils sont assemblés.Les propriétés chimiques stables en font un excellent conteneur.
Les céramiques au nitrure de bore ont de bonnes propriétés électriques
Étant donné que les céramiques ne conduisent pas l’électricité, elles peuvent agir comme des matériaux isolants électriques. En raison de ses propres caractéristiques, la céramique au nitrure de bore a peu de constante diélectrique et de perte diélectrique, c’est donc un matériau idéal pour l’isolation électrique.
Ce qui précède sont plusieurs propriétés principales de la céramique de nitrure de bore.Il peut également être utilisé pour l’usinage en raison de sa faible dureté et peut atteindre des exigences de précision élevées;en même temps, sa densité est inférieure à celle du diamant, mais sa résistance à la chaleur est meilleure que diamant, donc peut être transformé en perceuses, abrasifs et autres outils. En raison des divers avantages de performance de la céramique au nitrure de bore, elle est également largement utilisée.
Utilisations de la céramique au nitrure de bore
- Stabilité
Il ne mouille ni n’agit sur la plupart des métaux fondus, tels que l’acier, l’acier inoxydable, l’AL, le FE, le Ge, le Bi, le Si, le Cu, etc. Par conséquent, il peut être utilisé comme creusets, bateaux, tuyaux de transport de métal liquide, buses de fusée, bases d’appareils haute puissance, protection galvanique à haute température, fonte de tuyaux métalliques, pièces de pompe, moules en acier moulé et matériaux isolants électriques à haute température, etc. - Résistance à la chaleur et à la corrosion
Il peut fabriquer des composants à haute température, des revêtements de chambre de combustion de fusée, des blindages thermiques d’engins spatiaux, des pièces résistantes à la corrosion de générateurs de fluide magnétique, etc. - Isolation
Le nitrure de bore est largement utilisé dans les isolateurs pour les arcs électriques et plasma haute tension et haute fréquence, les isolateurs pour divers appareils de chauffage, les boîtiers de tubes chauffants et les composants de dissipation thermique isolants haute température, haute fréquence et haute tension, et les matériaux pour haute -fours électriques d’application de fréquence. - Conductivité thermique
Le nitrure de bore peut être utilisé comme creuset pour préparer l’arséniure de gallium, le phosphure de gallium et le phosphure d’indium, la plaque de base de dissipation thermique de l’emballage semi-conducteur, la tige de dissipation thermique du déphaseur, le tuyau de dissipation thermique du collecteur de tube à onde progressive, le semi-conducteur de type p et l’électrode intégrée Diffusion source et fenêtre micro-ondes. - Blindage
Le nitrure de bore est utilisé comme matériau absorbant les neutrons et comme matériau de protection dans les réacteurs atomiques. Il peut également être utilisé comme polariseurs infrarouges et micro-ondes, filtres infrarouges, canaux de chemin optique d’instruments laser, matériaux de transmission de pression ultra-haute pression, etc.
nitrure de bore cubique
Le nitrure de bore cubique (CBN) est un matériau extra-dur synthétisé à partir de nitrure de bore hexagonal et d’un catalyseur sous haute température et pression. Ce matériau extra-dur est le deuxième en dureté du diamant parmi les matériaux super-durs connus.
La stabilité thermique de la céramique au nitrure de bore cubique est beaucoup plus élevée que celle du diamant, et elle a une plus grande stabilité chimique aux éléments métalliques à base de fer.Par conséquent, les abrasifs au nitrure de bore cubique sont largement utilisés dans les domaines de la coupe et du meulage du métal à base de fer. Les performances sont excellentes.
Application de la céramique de nitrure de bore cubique dans le domaine de broyage
L’outil abrasif en céramique de nitrure de bore cubique a d’excellentes performances de meulage, peut terminer le traitement des matériaux résistants à l’usure, améliorer la productivité, améliorer efficacement la qualité de meulage de la pièce et peut contrôler strictement la forme et la taille de la pièce pour améliorer l’intégrité de la surface de la pièce, par conséquent, la résistance à la fatigue des pièces est améliorée et la durée de vie est prolongée.
Parce que la céramique au nitrure de bore cubique présente de nombreux avantages en termes de performances, son processus de production consomme moins d’énergie et pollue moins l’environnement que les autres matériaux extra-durs. Par conséquent, l’utilisation de céramiques au nitrure de bore cubique est une contribution majeure au broyage des métaux, entraînant un changement révolutionnaire dans le broyage et le deuxième bond en avant dans la technologie de broyage.
Le nitrure de bore cubique (abréviation CBN) est un matériau extra-dur synthétisé à partir de nitrure de bore hexagonal et de catalyseur sous haute température et haute pression. La dureté de ce matériau super dur est la deuxième après le diamant parmi les matériaux super durs qui ont été industrialisés. La stabilité thermique du nitrure de bore cubique est beaucoup plus élevée que celle du diamant, et il a une plus grande stabilité chimique aux éléments métalliques à base de fer.Par conséquent, les abrasifs au nitrure de bore cubique sont largement utilisés dans les domaines de la coupe et du meulage de produits métalliques à base de fer, et leurs performances sont très bonnes.
Il existe deux types de nitrure de bore cubique, de monocristal et de corps fritté polycristallin. Le monocristal est préparé par du nitrure de bore hexagonal et un catalyseur dans la plage de pression de 3000-8000 MPa et de température de 800-1900℃. Les matériaux catalytiques typiques sont choisis parmi les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, l’étain, le plomb, l’antimoine et leurs nitrures. Les formes cristallines du nitrure de bore cubique comprennent le tronc tétraédrique, l’octaèdre, le cristal déformé et le cristal jumeau. Le nitrure de bore cubique produit industriellement est disponible en surfaces noires, ambres et métallisées, et la taille des particules est généralement inférieure à 1 mm.
Application du nitrure de bore polycristallin dans la coupe des métaux
L’outil polycristallin de nitrure de bore cubique (PCBN) est une sorte de produit de matériau extra-dur qui est aggloméré par de nombreux grains fins (0,1 ~ 100 microns) CBN.
En plus d’une dureté élevée et d’une résistance élevée à l’usure, il présente également les caractéristiques d’une ténacité élevée, d’une inertie chimique, d’une dureté rouge, etc., et peut être affûté avec des meules diamantées. Il présente d’excellentes performances de coupe dans tous les aspects du traitement de coupe et peut obtenir une coupe stable à haute température, particulièrement adaptée au traitement de divers matériaux trempés et difficiles à usiner tels que l’acier trempé, l’acier à outils et la fonte refroidie. L’outil a une coupe nette, une bonne rétention de forme, une résistance élevée à l’usure, une petite usure unitaire, moins de temps de correction et est propice à l’usinage automatique, adapté à tous les processus de coupe, de l’ébauche à la finition.
Avantage de performances
Le PCBN possède la plupart des propriétés du CBN et surmonte les défauts du clivage du plan monocristallin du CBN et présente de nombreux avantages en termes de performances :
- Dureté élevée. La dureté de l’outil PCBN est la deuxième après le diamant, bien supérieure à celle des outils en carbure cémenté et en céramique, de sorte qu’il peut traiter l’acier trempé, la fonte et le carbure cémenté avec une dureté supérieure à HRC60.
- Haute résistance à l’usure. La résistance à l’usure des outils PCBN est bien supérieure à celle des outils en carbure et en céramique, et leur durée de vie est généralement de 3 à 5 fois celle des outils en céramique et de 5 à 15 fois celle des outils en carbure.
- Haute inertie chimique. Les éléments du groupe PCBN et du fer et leurs matériaux d’alliage ne sont pas sujets aux réactions chimiques à 1200-1300 ° C, ce qui surmonte l’affinité chimique des outils en diamant polycristallin et du fer; il a une capacité anti-oxydation élevée et une bonne adhérence à divers matériaux. La diffusion est beaucoup plus petite que le carbure cémenté.
- Stabilité thermique élevée. La résistance à la chaleur du PCBN peut atteindre 1400 °C, ce qui est bien supérieur à celui des outils diamantés (700-800 °C). Il a été prouvé par l’utilisation qu’une température de coupe supérieure à 1100 ℃ peut toujours maintenir des performances de coupe nettes élevées, ce qui convient à la coupe à sec.
- Conductivité thermique élevée. Parmi tous les types de matériaux d’outils, la conductivité thermique du PCBN est de 79,54 W/(m·k), juste derrière le diamant, bien meilleure que le carbure cémenté, et avec l’augmentation de la température, la conductivité thermique du PCBN augmentera également.
- Faible coefficient de frottement. Comparé à d’autres matériaux d’outils, le PCBN a un faible coefficient de frottement. Le coefficient de frottement entre le PCBN et différents matériaux est d’environ 0,1 à 0,3, tandis que celui du carbure cémenté est de 0,4 à 0,6, et avec l’augmentation de la vitesse de coupe, le coefficient de frottement a tendance à diminuer, ce qui réduit la force de coupe et réduit le collage des copeaux. phénomène.
Application du nitrure de bore cubique dans le champ de broyage
Les outils abrasifs au nitrure de bore cubique ont d’excellentes performances de meulage, non seulement peuvent terminer le traitement des matériaux difficiles à meuler, améliorer la productivité, améliorer efficacement la qualité de meulage des pièces, mais également contrôler strictement la forme et la taille des pièces pour améliorer l’intégrité de la surface des pièces après rectification, ce qui améliore la résistance à la fatigue des pièces et prolonge la durée de vie.
La micropoudre de nitrure de bore cubique convient aux systèmes de liant tels que la résine, le métal, la céramique, etc. Elle peut également être utilisée pour produire des feuilles composites polycristallines, et peut également être utilisée comme particules abrasives en vrac, pâte abrasive, etc. En tant que matériau abrasif, le nitrure de bore cubique a une longue durée de vie et une bonne résistance à l’usure. Cependant, le nitrure de bore cubique monocristallin présente également des défauts tels qu’une petite taille de grain, une anisotropie et des plans de clivage faciles à scinder.
Parce que le nitrure de bore cubique présente de nombreux avantages en termes de performances et que son processus de production consomme moins d’énergie et pollue moins l’environnement que les autres matériaux extra-durs. Par conséquent, l’utilisation de nitrure de bore cubique est une contribution majeure au processus de broyage des métaux, entraînant un changement révolutionnaire dans le broyage et le deuxième bond en avant dans la technologie de broyage.
Advanced Ceramics Supplier 