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5G材料---片状氮化硼颗粒氮化硼球形氮化硼

01-21 130人看过

 关键词:氮化硼,片状氮化硼,球形氮化硼,TIM热管理材料

      氮化硼是由氮原子和硼原子构成的晶体,该晶体结构分为:六方氮化硼(HBN)、密排六方氮化硼(WBN)和立方氮化硼,其中六方氮化硼的晶体结构具有类似的石墨层状结构,呈现松散、润滑、易吸潮、质轻等性状的白色粉末,所以又称“白色石墨”。理论密度2.27g/ cm3,比重:2.43,莫式硬度为2.六方氮化硼是具有良好的电绝缘性,导热性,化学稳定性,无明显熔点,在0.1MPA氮气中3000℃,在中性还原气氛中,耐热到2000℃,在氮和氩中使用温度可达到2800℃,在氧气气氛中稳定性较差,使用温度1000℃以下。六方氮化硼的膨胀系数相当于石英,但导热率却为石英的十倍。

 

 

       白石墨(white graphite)是指六方氮化硼的别称。白石墨是最简单的硼氮高分子。与石墨中的六角碳网相似,六方氮化硼中氮和硼也组成六角网状层面,互相重叠,构成晶体。晶体与石墨相似,具有反磁性及很高的异向性,晶体参数两者也颇为相近。  氮化硼主要用于耐火材料、半导体固相掺杂源、原子堆的结构材料、防中子辐射的包装材料、火箭发动机组成材料、高温润滑剂和脱模剂。

结构组成

与石墨中的六角碳网相似,六方氮化硼中氮和硼也组成六角网状层面(见上图),互相重叠,构成晶体。晶体与石墨相似,具有反磁性及很高的异向性,晶体参数两者也颇为相近。

 

六方氮化硼特性:

六方氮化硼为白色晶体,熔点近3000℃,耐高温,化学性能极为稳定,耐强酸腐蚀,具有很高的电绝缘性能。

氮化硼的发展历

氮化硼问世于100多年前,最早的应用是作为高温润滑剂的六方氮化硼,不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似,且自身洁白,所以俗称:白石墨。

氮化硼(BN)陶瓷是早在1842年被人发现的化合物。国外对BN材料从第二次世界大战后进行了大量的研究工作,直到1955年解决了BN热压方法后才发展起来的。美国金刚石公司和联合碳公司首先投入了生产,1960年已生产10吨以上。

1957年R·H·Wentrof率先试制成功CBN,1969年美国通用电气公司以商品Borazon销售,1973年美国宣布制成CBN刀具。 [2]

1975年日本从美国引进技术也制备了CBN刀具。

1979年首次成功采用脉冲等离子体技术在低温低压卜制备崩c—BN薄膜。

20世纪90年代末,人们已能够运用多种物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)的方法制备c-BN薄膜。

从中国国内看,发展突飞猛进,1963年开始BN粉末的研究,1966年研制成功,1967年投入生产并应用于我国工业和尖端技术之中。

氮化硼的性能和特性

   六方氮化硼不溶冷水,水煮沸时水解非常缓慢并产生少量的硼酸和氨,与弱酸和强碱在室温下均不起反应,微溶于热酸,用熔融的氢氧化钠,氢氧化钾处理才能分解。

氮化硼的各项性能参数:1、高耐热性:3000℃升华,其强度1800℃为室温的2倍,1500℃空冷至室温数十次不破裂,在惰性气体中2800℃不软化。2、高导热系数:热压制品为33W/M.K和纯铁一样,在530℃以上是陶瓷材料中导热最大的材料。3、低热膨胀系数:2×10-6的膨胀系数仅次于石英玻璃,是陶瓷中最小的,加上其具有高导热性,所以抗热震性能很好。4、优良的电性能:高温绝缘性好,25℃为1014Ω-cm,2000℃还可以达到103Ω-cm,是陶瓷中最好的高温绝缘材料,击穿电压3KV/MV,低介电损耗108HZ时为2.5×10-4,介电常数为4,可透微波和红外线。5、 良好的耐腐蚀性:与一般金属(铁、铜、铝、铅等)、稀土金属,贵重金属,半导体材料(锗、硅、砷化钾),玻璃,熔盐(水晶石、氟化物、炉渣)、无机酸、碱不反应。6、低的摩擦系数:U为0.16,高温下不增大,比二硫化钼,石墨耐高温,氧化气可用到900℃,真空下可用到2000℃。7、高纯度好B高:其杂质含量小于10PPM,而含B大于43.6%。8、可机械加工性:其硬度为莫氏2,所以可用一般机械加工方法加工成精度很高的零部件制品。

特性

1.稳定性

对大多数金属熔体,如钢、不锈钢、AL、FE、Ge、Bi、Si、Cu、等既不润湿又不发生作用。因此,可用作熔炼蒸发金属的坩锅、舟皿、液态金属输送管,火箭喷口,大功率器件底座,用作高温电偶保护,熔化金属的管道、泵零件、铸钢的模具以及高温电绝缘材料等。

2.耐热耐蚀性

可以制造高温构件、火箭燃烧室内衬、宇宙飞船的热屏蔽、磁流体发电机的耐蚀件等。

3.绝缘性

氮化硼广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体以及各种加热器的绝缘子,加热管套管和高温、高频、高压绝缘散热部件,高频应用电炉的材料。

4.热导性

氮化硼可用作制备砷化镓、磷化镓、磷化铟的坩锅,半导体封装散热底板、移相器的散热棒,行波管收集极的散热管,半导体和集成电极的p型扩散源和微波窗口。

5.屏蔽性

氮化硼在原子反应堆中,用作中子吸收材料和屏蔽材料。还可用作红外、微波偏振器,红外线滤光片,激光仪的光路通道,超高压压力传递材料等。

6.润滑剂

氮化硼可以作为自润滑轴承的组分。氮化硼的很多物理性能同石墨相似,因而有白石墨之称。它与云母、滑石粉、硅酸盐、脂肪酸等统称为白色固体润滑剂。作为润滑剂使用,氮化硼可以分散在耐热润滑油脂、水或溶剂中;喷涂在摩擦表面上,待溶剂挥发而形成干膜;填充在树脂、陶瓷、金属表面层作为耐高温自润滑复合材料。用于宇航工程上,也可把氮化硼粉末直接涂在导轨面上。氮化硼悬浮油呈白色或黄色。因而在纺织机械上不污染纤维制品,可大量用在合成纤维纺织机械润滑上。

7.添加剂

氮化硼由氮化硼加工制成的氮化硼纤维,为中模数高功能纤维,是一种无机合成工程材料,可广泛用于化学工业,纺织工业、宇航技术和其它尖端工业部门。立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的超硬材料。这种超硬材料在已工业化应用的超硬材料中,硬度仅次于金刚石。立方氮化硼热稳定性远高于金钢石,对铁系金属元素有较大的化学稳定性,因此立方氮化硼磨具在铁基金属制品切削、磨削加工领域应用广泛,性能十分优异。

概述六方氮化硼的用途

六方氮化硼可以用于制造TiB2/BN复合陶瓷,还可以用于高级耐火材料和超硬材料,水平连轧钢的分离环,用于耐高温润滑剂和高温涂料同时还是合成立方氮化硼的原料。

具体用途:1. 金属成型的脱模剂和金属拉丝的润滑剂。2. 高温状态的特殊电解、电阻材料。3. 高温固体润滑剂,挤压抗磨添加剂,生产陶瓷复合材料的添加剂,耐火材料和抗氧化添加剂,尤其抗熔融金属腐蚀的场合,热增强添加剂、耐高温的绝缘材料。4. 晶体管的热封干燥剂和塑料树脂等聚合物的添加剂。5. 压制成各种形状的氮化硼制品,可用做高温、高压、绝缘、散热部件。6. 航天航空中的热屏蔽材料。7. 在触媒参与下,经高温高压处理可转化为坚硬如金刚石的立方氮化硼。8. 原子反应堆的结构材料。9. 飞机、火箭发动机的喷口。10.高压高频电及等离子弧的绝缘体。11.防止中子辐射的包装材料。12.由氮化硼加工制成的超硬材料,可制成高速切割工具和地质勘探、石油钻探的钻头。13.冶金上用于连续铸钢的分离环,非晶态铁的流槽口,连续铸铝的脱模剂(各种光学玻璃脱膜剂)。14.做各种电容器薄膜镀铝、显像管镀铝、显示器镀铝等的蒸发舟。15.各种保鲜镀铝包装袋等。16.各种激光防伪镀铝、商标烫金材料,各种烟标,啤酒标、包装盒,香烟包装盒镀铝等等。17.化妆品用于口红的填料,无毒又有润滑性,又有光泽。 

导热氮化硼

  • 片状氮化硼:

使用领域:

 

  • 颗粒状氮化硼:

照片:

粒径分布:

优点:

填充比例高,粘度低,导热高,介电常数更低。

 

  • 球形氮化硼:

照片:

优点:

高导热;低比表面;低介电;高填充。

 

应用领域:

热界面材料--导热垫片,导热膏,导热凝胶,导热灌封,印刷电路板,导热铝基覆铜板, 导热工程塑料,电子封装,高频功率器件。

 

 

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