Бора нитрид гексагональный BN в Минске

Гексагональный нитрид бора BN — технические характеристики и применение

Гексагональный нитрид бора (h-BN, белый графит) — керамический материал с гексагональной кристаллической решёткой, изоструктурной графиту. В отличие от кубической модификации (c-BN), гексагональная форма обладает выраженной слоистой структурой, что определяет её низкий коэффициент трения и высокую термостойкость в инертной среде. Материал выпускается в виде порошков различной дисперсности, спечённых изделий, покрытий и композиционных составов.

Ключевые физико-механические параметры

Гексагональный нитрид бора характеризуется анизотропией свойств: вдоль базисной плоскости и по оси C значения теплопроводности и твёрдости существенно различаются. Теплопроводность в плоскости слоёв достигает 200 Вт/(мК), тогда как перпендикулярно — не превышает 2 Вт/(мК). Материал сохраняет стабильность в вакууме и инертных атмосферах до 2000 C, на воздухе — до 900 C. Диэлектрическая проницаемость составляет 4–5 при тангенсе угла диэлектрических потерь порядка 310 на частоте 10 ГГц.

Твёрдость по Моосу — 1–2, что обеспечивает лёгкую обрабатываемость и высокую смазывающую способность. Плотность спечённых изделий варьируется в пределах 1,9–2,1 г/см в зависимости от метода консолидации. Модуль упругости находится в диапазоне 40–90 ГПа. Коэффициент термического расширения при 25–1000 C составляет 1–410 К.

Разновидности и формы поставки

Промышленность предлагает несколько модификаций гексагонального нитрида бора, различающихся гранулометрическим составом и чистотой:

• Порошки с размером частиц 0,5–10 мкм — для смазочных композиций и наполнения полимеров;
• Высокодисперсные порошки (субмикронные) — для керамических суспензий и покрытий;
• Спечённые блоки и пластины — для высокотемпературной изоляции;
• Гранулы для напыления и плазменного нанесения;
• Композиционные материалы на основе BN с добавками нитрида кремния или оксида алюминия.

Промышленное применение

В металлургии гексагональный нитрид бора используется для изготовления изложниц, тиглей и защитных трубок термопар, работающих при температурах до 1800 C в атмосферах защитных газов. В электронике материал применяется как подложка для мощных полупроводниковых приборов и СВЧ-устройств благодаря сочетанию высокой теплопроводности и диэлектрических свойств. В машиностроении h-BN входит в состав антифрикционных покрытий для узлов трения, работающих в вакууме и при криогенных температурах.

В атомной энергетике гексагональный нитрид бора востребован как замедлитель нейтронов и материал для поглощающих стержней систем управления и защиты реакторов. В химической промышленности из него изготавливают детали арматуры и уплотнения для агрессивных сред. Порошок применяется в качестве разделительного агента при литье алюминиевых сплавов и в производстве стекловолокна для защиты фильер от коррозии.

Технологические особенности обработки

Спечённые изделия из гексагонального нитрида бора поддаются механической обработке стандартным инструментом из твёрдых сплавов. Материал не смачивается расплавами большинства металлов, включая алюминий, медь и цинк, что исключает прилипание и облегчает извлечение отливок. При проектировании узлов необходимо учитывать низкую механическую прочность на изгиб (40–80 МПа) и ограниченную стойкость к окислению при температурах выше 900 C на воздухе.

Вопросы и ответы