Нитрид борапредставляет собой кристалл, состоящий из атомов азота и бора. Химический состав: 43,6% бора и 56,4% азота, с четырьмя различными вариантами: HBN, RBN, CBN и WBN. CBN обычно представляет собой черный, коричневый или темно-красный кристалл со структурой сфалерита и хорошей теплопроводностью. По твердости он уступает только алмазу и представляет собой сверхтвердый материал, обычно используемый в качестве инструментальных материалов и абразивов. BN устойчив к химическому воздействию и не разрушается неорганическими кислотами и водой. Связь бора с азотом разрывается в горячей концентрированной щелочи. Окисление начинается на воздухе при температуре 1200 градусов. Разложение начинается примерно при 2700 градусах в вакууме. Мало растворим в жгучей кислоте, нерастворим в холодной воде, относительная плотность 2,29. Прочность на сжатие составляет 170 МПа. Максимальная рабочая температура составляет 900 градусов в окислительной атмосфере и 2800 градусов в неактивной восстановительной атмосфере, но смазочные характеристики при комнатной температуре плохие. Большинство свойств BN лучше, чем у углеродных материалов. Для HBN: низкий коэффициент трения, хорошая устойчивость к высоким-температурам, хорошая устойчивость к тепловому удару, высокая прочность, высокая теплопроводность, низкий коэффициент расширения, высокое удельное сопротивление, коррозионная стойкость, передача микроволнового или инфракрасного излучения.
|
Химическая формула |
БН |
|
Точная масса |
25 |
|
Молекулярный вес |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Элементный анализ |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Характеристики материала
CBN обычно представляет собой черный, коричневый или темно-красный кристалл со структурой сфалерита и хорошей теплопроводностью. По твердости он уступает только алмазу. Это сверхтвердый материал, обычно используемый в качестве инструментального и абразивного материала.
Нитрид бораобладает химической стойкостью и не подвергается коррозии неорганическими кислотами и водой. Связь бора с азотом разрывается в горячей концентрированной щелочи. Окисление начинается на воздухе при температуре выше 1200 градусов. Разложение начинается при температуре около 2700 градусов в вакууме. Мало растворим в горячей кислоте, нерастворим в холодной воде, относительная плотность 2,29. При кипячении с водой гидролиз идет очень медленно, с образованием небольшого количества борной кислоты и аммиака. Он не реагирует со слабыми кислотами и сильными основаниями при комнатной температуре и мало растворяется в горячих кислотах. Он может разлагаться только при обработке расплавленным гидроксидом калия, а хлор может реагировать с ним только при раскалении.
Прочность на сжатие составляет 170 МПа. Максимальная рабочая температура в окислительной атмосфере составляет 900 градусов, в то время как в нереактивно-восстановительной атмосфере она может достигать 2800 градусов, но при комнатной температуре эффективность смазки низкая. По большинству свойств BN превосходит углеродные материалы. Для HBN: низкий коэффициент трения, хорошая высоко-температурная стабильность, хорошая термостойкость, высокая прочность, высокая теплопроводность, низкий коэффициент расширения, высокое электрическое сопротивление, коррозионная стойкость, прозрачность в микроволновом или инфракрасном диапазоне.
Структура материала
Гексагональная кристаллическая система BN, чаще всего графитовая решетка, также имеет аморфные варианты. Помимо гексагональной кристаллической формы, BN имеет другие кристаллические формы, включая r-BN, c-BN и w-BN. Люди даже обнаружили двумерные кристаллы BN, напоминающие тонкий графит.
Обычно производимыйнитрид бораимеет структуру графитового типа, широко известную как белый графит. Другой тип — алмазный, принцип которого аналогичен превращению графита в алмаз. Графит типа BN может быть преобразован в алмаз типа BN при высокой температуре (1800 градусов) и высоком давлении (8000 МПа) [5-18ГПа). Это новый тип термостойкого сверхтвердого материала, используемого для изготовления сверл, шлифовальных и режущих инструментов.
Способ приготовления
В 1957 году Венторф впервые искусственно синтезировал кубический BN. Когда температура приближается или превышает 1700 градусов, а минимальное давление составляет 11-12 ГПа, чистый HBN напрямую превращается в CBN. Впоследствии было обнаружено, что использование катализаторов позволяет существенно снизить температуру и давление перехода. Обычно используемые катализаторы включают щелочные и щелочноземельные металлы, нитриды щелочных и щелочноземельных металлов, фторнитриды щелочноземельных металлов, боратные соли аммония и неорганические фториды. Температура и давление, необходимые для использования бората аммония в качестве катализатора, являются самыми низкими: давление 5 ГПа при 1500 градусах и температурный диапазон 600-700 градусов при 6 ГПа. Из этого видно, что хотя добавление катализаторов может значительно снизить температуру и давление превращения, требуемые температура и давление все еще относительно высоки. Поэтому оборудование для его получения сложное, стоимость высокая, а промышленное применение ограничено.
В 1979 году Соколовский успешно приготовил пленки CBN с использованием технологии импульсной плазмы при низкой температуре и низком давлении. Используемое оборудование простое, а процесс легко реализовать, что привело к быстрому развитию. Появилось множество методов осаждения из паровой фазы. Традиционно это в основном относится к термохимическому осаждению из паровой фазы. Экспериментальная установка обычно состоит из жаропрочных кварцевых трубок и нагревательных устройств. Подложку можно нагреть либо с помощью нагревательной печи (CVD с горячими стенками), либо с помощью высокочастотного индукционного нагрева-(CVD с холодными стенками). Реакционный газ разлагается на поверхности высокотемпературной подложки и вступает в химическую реакцию с образованием пленки. Реакционный газ представляет собой смесь BCl3 или B2H6 и NH3.
В этом методе в качестве реакционной среды используется вода в реакционной среде с высокой-температурой и-высоким давлением внутри автоклава, что позволяет растворить вещества, которые обычно нерастворимы или трудно растворяются. Реакция также может подвергаться перекристаллизации. Гидротермальная технология имеет две особенности: во-первых, она имеет относительно низкую температуру, во-вторых, она осуществляется в закрытом контейнере во избежание улетучивания компонентов. В качестве метода синтеза при низкой-температуре и низком-давлении он используется для синтеза кубического BN при низких температурах.
Термический синтез бензола, недавно появившийся метод синтеза низкотемпературных наноматериалов, получил широкое внимание. Благодаря своей стабильной сопряженной структуре бензол является отличным растворителем для сольвотермического синтеза, и недавно он был успешно развит в методе термического синтеза бензола, как показано в уравнении реакции:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Или BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Температура реакции составляет всего 450 градусов, а технология термического синтеза бензола позволяет получить метастабильную фазу, которая может существовать только в экстремальных условиях и сверхвысоком давлении при относительно низких температурах и давлениях. Этот метод позволяет готовить кубические кубическиенитрид бора. Однако этот метод все еще находится на стадии экспериментальных исследований и представляет собой синтетический метод с большим потенциалом применения.
Самораспространяющаяся технология
Используя внешнюю энергию для запуска сильно экзотермических химических реакций, система подвергается локализованным реакциям с образованием фронта химической реакции (волны горения). Химическая реакция быстро протекает при поддержке собственного тепловыделения, и волна горения распространяется по всей системе. Хотя этот метод является традиционным методом неорганического синтеза, о синтезе BN о нем сообщалось только в последние годы.
Технология ионно-лучевого распыления
Используя технологию осаждения лучевым напылением, получается смешанный продукт кубического BN и гексагонального BN. Хотя в этом методе меньше примесей, морфологию продукта трудно контролировать из-за сложности контроля условий реакции. Существует еще большой потенциал для развития исследований этого метода.
Технология термического синтеза углерода
Этот метод использует борную кислоту в качестве сырья, углерод в качестве восстановителя и газообразный аммиак для нитрида BN на поверхности карбида кремния. Полученный продукт имеет высокую чистоту и большую применимость для приготовления композиционных материалов.
Метод лазерного-индуцированного восстановления
Использование лазера в качестве внешнего источника энергии для индукции окислительно-восстановительных реакций между предшественниками реакции и объединения B и N для образования BN, но этот метод также дает смешанную фазу.
1. Разделительные составы для формовки металлов и смазки для волочения металлов.
2. Специальные электролитические и резистивные материалы в условиях высоких температур.
3. Высокотемпературные твердые смазочные материалы, экструзионные противо-износные присадки, присадки для производства керамических композиционных материалов, огнеупорные материалы и антиоксидантные присадки, особенно для применений, устойчивых к коррозии расплавленного металла, термоулучшающие присадки и жаростойкие изоляционные материалы.
4. Термосварочные осушители для транзисторов и добавки для полимеров, таких как пластиковые смолы.
5. Прессуются изделия BN различной формы, которые можно использовать в качестве высоко-температурных, высоко-вольтных, изоляционных и теплоотводящих компонентов.
6. Теплозащитные материалы в аэрокосмической отрасли.
7. При участии катализатора его можно превратить в кубический BN, твёрдый как алмаз, путём обработки при высокой-температуре и высоком-давлении.
8. Конструкционные материалы атомных реакторов.
9. Реактивные сопла авиационных и ракетных двигателей.
10. Изоляторы для высоко-вольтных, высокочастотных-электрических и плазменных дуг.
11. Упаковочные материалы, предотвращающие нейтронное излучение.
12. Сверхтвердый материал, полученный из БН, который можно использовать для изготовления высокоскоростных-режущих инструментов и сверл для геологоразведки и бурения нефтяных скважин.
Не просто традиционная кибер- и иммиграционная фирма
13. Разделительные кольца, используемые в металлургии для непрерывной разливки стали, проточные пазы для аморфного железа и антиадгезивы для непрерывнолитого алюминия (различные антиадгезивы для оптического стекла).
14. Изготовление испарительных лодочек для алюминиевого покрытия конденсаторной пленки, алюминиевого покрытия электронно-лучевой трубки, алюминиевого покрытия дисплея и т. д.
15. Различные алюминиевые упаковочные пакеты для свежего-хранения и т. д.
16. Различные лазерные алюминиевые покрытия для защиты-подделок, материалы для горячего тиснения товарных знаков, различные сигаретные этикетки, этикетки для пива, упаковочные коробки, алюминиевые покрытия для упаковочных коробок для сигарет и т. д.
17. В качестве наполнителей для губной помады используются косметические средства, которые являются не-токсичными, смазывающими и глянцевыми.
Нитрид борабыл представлен более 100 лет назад, и его первым применением был шестигранный BN в качестве высокотемпературной-смазки. Его структура и свойства очень похожи на графит, он также чисто белого цвета, поэтому его широко называют «белым графитом».
Керамика БН была открыта еще в 1842 году. Обширные исследования материалов БН проводились за рубежом после Второй мировой войны, и только в 1955 году был разработан метод горячего прессования БН. Американская алмазная компания и United Carbon Company первыми приступили к производству, произведя к 1960 году более 10 тонн.
В 1957 году Р. Х. Вентроф первым успешно разработал CBN. В 1969 году General Electric продала его под названием Borazon, а в 1973 году США объявили о производстве режущих инструментов CBN.
В 1975 году Япония импортировала технологии из США, а также подготовила режущие инструменты из CBN.
В 1979 году импульсно-плазменная технология была впервые успешно использована для получения коллапсированных тонких пленок c-BN при низкой температуре и низком давлении.
В конце 1990-х годов люди смогли приготовить тонкие пленки c-BN, используя различные методы физического осаждения из паровой фазы (PVD) и химического осаждения из паровой фазы (CVD).
С внутренней точки зрения развитие Китая идет быстрыми темпами. Исследования порошка BN начались в 1963 году, были успешно разработаны в 1966 году, а в 1967 году были запущены в производство и применены в промышленности и передовых технологиях Китая.
Все, что вам нужно знать
Для чего используется нитрид бора?
Продукция из нитрида бора широко используется в таких отраслях, как: Сталелитейное и литейное производство. Производство высокотемпературных-печей. Микроэлектроника и полупроводниковая промышленность.
Полезен ли нитрид бора для кожи?
Являясь синтетическим продуктом,он химически стабилен и известен как безопасный и нежный для кожи.. Благодаря строгому контролю производственного процесса Tokuyama h-BN является чрезвычайно чистым и содержит очень мало растворимого бора. Соответствует японским стандартам квази-лекарственных ингредиентов 2021 года.
Безопасна ли еда из нитрида бора?
Нитрид бора является реальной и здоровой альтернативой (сертифицирован NSF по безопасности при контакте с пищевыми продуктами) ПТФЭ или тефлону., который также может использоваться в качестве наполнителя в полимерах благодаря своим превосходным смазывающим свойствам.
Нитрид бора прочнее алмаза?
Сообщается, что это18%прочнее алмаза. Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 градусах [77 градусах F], 100 кПа). Благодаря превосходной термической и химической стабильности керамика из нитрида бора используется в высокотемпературном оборудовании и при литье металлов.
горячая этикетка : Порошок нитрида бора cas 10043-11-5, поставщики, производители, завод, опт, купить, цена, оптом, продажа