نیترید بورکریستالی است که از اتم های نیتروژن و بور تشکیل شده است. ترکیب شیمیایی 43.6٪ بور و 56.4٪ نیتروژن، با چهار نوع مختلف: HBN، RBN، CBN، و WBN است. CBN معمولا یک کریستال سیاه، قهوه ای یا قرمز تیره با ساختار اسفالریت و هدایت حرارتی خوب است. سختی پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد و یک ماده فوق سخت است که معمولاً به عنوان مواد ابزار و ساینده استفاده می شود. BN در برابر حملات شیمیایی مقاوم است و توسط اسیدهای معدنی و آب فرسایش نمی یابد. پیوند نیتروژن بور در قلیایی غلیظ داغ شکسته می شود. اکسیداسیون در هوا در 1200 درجه شروع می شود. تجزیه در حدود 2700 درجه در خلاء شروع می شود. کمی محلول در سوختن اسید، نامحلول در آب سرد، چگالی نسبی 2.29. مقاومت فشاری 170 مگاپاسکال است. حداکثر دمای عملیاتی 900 درجه در یک اتمسفر اکسید کننده و 2800 درجه در یک اتمسفر کاهنده غیرفعال است، اما عملکرد روانکاری در دمای اتاق ضعیف است. بیشتر خواص BN بهتر از مواد کربنی است. برای HBN: ضریب اصطکاک کم، پایداری دمای بالا{19}، مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب، استحکام بالا، هدایت حرارتی بالا، ضریب انبساط کم، مقاومت بالا، مقاومت در برابر خوردگی، انتقال امواج مایکروویو یا مادون قرمز.
|
فرمول شیمیایی |
BN |
|
جرم دقیق |
25 |
|
وزن مولکولی |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
تجزیه و تحلیل عنصری |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
ویژگی های مواد
CBN معمولا یک کریستال سیاه، قهوه ای یا قرمز تیره با ساختار اسفالریت و هدایت حرارتی خوب است. سختی بعد از الماس، یک ماده فوق سخت است که معمولاً به عنوان ماده ابزار و ساینده استفاده می شود.
نیترید بورمقاومت شیمیایی دارد و توسط اسیدهای معدنی و آب خورده نمی شود. پیوند نیتروژن بور در قلیایی غلیظ داغ شکسته می شود. اکسیداسیون در هوای بالای 1200 درجه شروع می شود. تجزیه در حدود 2700 درجه تحت خلاء شروع می شود. کمی محلول در اسید داغ، نامحلول در آب سرد، با چگالی نسبی 2.29. هنگامی که با آب جوشانده می شود، هیدرولیز بسیار کند است و مقدار کمی اسید بوریک و آمونیاک تولید می کند. در دمای اتاق با اسیدهای ضعیف و بازهای قوی واکنش نشان نمی دهد و در اسیدهای داغ کمی محلول است. تنها زمانی میتواند تجزیه شود که با هیدروکسید پتاسیم مذاب درمان شود و کلر فقط در شرایط گرم قرمز با آن واکنش نشان دهد.
مقاومت فشاری 170 مگا پاسکال است. حداکثر دمای عملیاتی تحت اتمسفر اکسید کننده 900 درجه است، در حالی که می تواند در اتمسفر کاهنده غیر واکنشی به 2800 درجه برسد، اما عملکرد روانکاری در دمای اتاق ضعیف است. بیشتر خواص BN نسبت به مواد کربنی برتری دارد. برای HBN: ضریب اصطکاک کم، پایداری در دمای بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب، استحکام بالا، هدایت حرارتی بالا، ضریب انبساط کم، مقاومت الکتریکی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، شفافیت مایکروویو یا مادون قرمز.
ساختار مواد
سیستم کریستالی شش ضلعی BN، که بیشتر شبکه گرافیت است، دارای انواع بی شکل است. علاوه بر شکل کریستالی شش ضلعی، BN اشکال کریستالی دیگری نیز دارد، از جمله r-BN، c-BN و w-BN. مردم حتی کریستال های BN دو بعدی-که شبیه گرافیت نازک هستند را کشف کرده اند.
معمولا تولید می شودنیترید بوردارای ساختاری از نوع گرافیت است که معمولاً به عنوان گرافیت سفید شناخته می شود. نوع دیگر نوع الماس است که شبیه اصل تبدیل گرافیت به الماس است. گرافیت نوع BN را می توان در دمای بالا (1800 درجه) و فشار بالا (8000 مگاپاسکال) به نوع الماس BN تبدیل کرد [5-18GPa]. این یک نوع جدید از مواد فوق سخت مقاوم در برابر دمای بالا است که برای ساخت متهها، ابزارهای آسیاب و ابزارهای برش استفاده میشود.
روش تهیه
در سال 1957، ونتورف برای اولین بار BN مکعبی را به صورت مصنوعی سنتز کرد. هنگامی که دما به 1700 درجه نزدیک می شود یا از آن فراتر می رود و حداقل فشار 11-12GPa است، HBN خالص مستقیماً به CBN تبدیل می شود. پس از آن، مشخص شد که استفاده از کاتالیزورها می تواند به طور قابل توجهی دما و فشار انتقال را کاهش دهد. کاتالیزورهای رایج شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، نیتریدهای قلیایی و قلیایی خاکی، فلورونیتریدهای قلیایی خاکی، نمکهای بورات آمونیوم و فلوریدهای معدنی هستند. دما و فشار مورد نیاز برای استفاده از بورات آمونیوم به عنوان کاتالیزور، با فشار 5GPa در 1500 درجه و محدوده دمایی 600-700 درجه در 6GPa، کمترین میزان را دارد. از اینجا می توان دریافت که اگرچه افزودن کاتالیزورها می تواند دما و فشار تبدیل را تا حد زیادی کاهش دهد، اما دما و فشار مورد نیاز هنوز نسبتاً بالا است. بنابراین، تجهیزات برای تهیه آن پیچیده، هزینه بالا و کاربرد صنعتی آن محدود است.
در سال 1979، سوکولوفسکی با استفاده از فناوری پلاسمای پالسی در دمای پایین و فشار پایین با موفقیت فیلم های CBN را تهیه کرد. تجهیزات مورد استفاده ساده و فرآیند اجرای آن آسان است که منجر به توسعه سریع شده است. روش های متعددی برای رسوب بخار پدید آمده است. به طور سنتی، عمدتا به رسوب بخار حرارتی اشاره دارد. تنظیم آزمایشی عموماً از لولههای کوارتز مقاوم در برابر حرارت-و دستگاههای گرمایشی تشکیل شده است. زیرلایه را می توان با یک کوره گرمایش (CVD دیوار داغ) یا گرمایش القایی با فرکانس بالا (CVD دیوار سرد) گرم کرد. گاز واکنش در سطح زیرلایه با دمای بالا تجزیه می شود و برای رسوب یک لایه تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرد. گاز واکنش مخلوطی از BCl3 یا B2H6 و NH3 است.
این روش از آب به عنوان محیط واکنش در محیط واکنش با دمای بالا و فشار بالا در داخل اتوکلاو استفاده میکند و به موادی که معمولا نامحلول یا به سختی حل میشوند اجازه حل شدن را میدهد. واکنش همچنین می تواند متحمل تبلور مجدد شود. فناوری هیدروترمال دو ویژگی دارد: اول اینکه دمای نسبتاً پایینی دارد و دوم اینکه در یک ظرف دربسته انجام می شود تا از تبخیر شدن اجزا جلوگیری شود. به عنوان یک روش سنتز در دمای پایین و فشار کم، از آن برای سنتز BN مکعبی در دماهای پایین استفاده می شود.
سنتز حرارتی بنزن بهعنوان روشی که اخیراً برای سنتز نانومواد با دمای پایین{0}}در حال ظهور است، توجه گستردهای را به خود جلب کرده است. با توجه به ساختار مزدوج پایدار، بنزن یک حلال عالی برای سنتز solvothermal است و اخیراً با موفقیت به یک تکنیک سنتز حرارتی بنزن تبدیل شده است، همانطور که در معادله واکنش نشان داده شده است:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
یا BBr3+Li3N → BN+3LiBr
دمای واکنش تنها 450 درجه است و فناوری سنتز حرارتی بنزن میتواند فازی فراپایدار را آماده کند که فقط در شرایط شدید و فشار فوقالعاده-در دماها و فشارهای نسبتاً پایین وجود دارد. این روش آماده سازی مکعب در دمای پایین و فشار کم-نیترید بور. با این حال، این روش هنوز در مرحله تحقیقات تجربی است و یک روش مصنوعی با پتانسیل فراوان برای کاربرد است.
تکنولوژی خود تکثیر
با استفاده از انرژی خارجی برای القای واکنش های شیمیایی بسیار گرمازا، سیستم تحت واکنش های موضعی قرار می گیرد تا یک جبهه واکنش شیمیایی (موج احتراق) تشکیل شود. واکنش شیمیایی با پشتیبانی از انتشار گرمای خود به سرعت پیش می رود و موج احتراق در کل سیستم پخش می شود. اگرچه این روش یک روش سنتز غیر آلی سنتی است، اما تنها در سال های اخیر برای سنتز BN گزارش شده است.
فناوری کندوپاش پرتو یونی
با استفاده از فناوری رسوب کندوپاش پرتو ذرات، محصول مخلوطی از BN مکعبی و BN شش ضلعی به دست میآید. اگرچه این روش ناخالصی های کمتری دارد، اما به دلیل دشواری در کنترل شرایط واکنش، کنترل مورفولوژی محصول دشوار است. هنوز پتانسیل زیادی برای توسعه تحقیقات در مورد این روش وجود دارد.
تکنولوژی سنتز حرارتی کربن
در این روش از اسید بوریک به عنوان ماده خام، کربن به عنوان عامل کاهنده و گاز آمونیاک برای نیترید BN در سطح کاربید سیلیکون استفاده می شود. محصول به دست آمده دارای خلوص بالا و ارزش کاربردی زیادی برای تهیه مواد کامپوزیتی است.
روش کاهش{0}القای لیزر
استفاده از لیزر به عنوان منبع انرژی خارجی برای القای واکنشهای ردوکس بین پیشسازهای واکنش و ترکیب B و N برای تولید BN، اما این روش همچنین یک فاز مخلوط را تولید میکند.
1. مواد آزاد کننده قالب برای شکل دهی فلز و روان کننده ها برای کشش فلز.
2. مواد الکترولیتی و مقاومتی ویژه در شرایط دمای بالا.
3. روان کننده های جامد با دمای بالا، افزودنی های ضد سایش اکستروژن، مواد افزودنی برای تولید مواد کامپوزیت سرامیکی، مواد نسوز و افزودنی های آنتی اکسیدانی، به ویژه برای کاربردهایی که در برابر خوردگی فلزات مذاب، افزودنی های تقویت کننده حرارت، و مواد عایق مقاوم در برابر دمای بالا مقاومت می کنند.
4. خشک کننده های آب بندی حرارتی برای ترانزیستورها و مواد افزودنی برای پلیمرها مانند رزین های پلاستیکی.
5. به شکلهای مختلف محصولات BN فشرده میشود، که میتوانند به عنوان اجزای-درجه حرارت بالا، ولتاژ-، عایق، و اتلاف گرما استفاده شوند.
6. مواد محافظ حرارتی در هوافضا.
7. با مشارکت یک کاتالیزور، میتوان آن را به BN مکعبی تبدیل کرد که به سختی الماس است از طریق تصفیه-درجه حرارت و فشار بالا{2}}.
8. مواد ساختاری راکتورهای اتمی.
9. نازل جت برای موتورهای هواپیما و موشک.
10. عایقهای قوس الکتریکی-با فرکانس بالا-و پلاسما.
11. مواد بسته بندی که از تشعشعات نوترونی جلوگیری می کند.
12. یک ماده فوق سخت پردازش شده از BN، که می تواند برای ساخت ابزارهای برش با سرعت بالا و مته های حفاری برای اکتشافات زمین شناسی و حفاری نفت استفاده شود.
نه فقط شرکت سنتی سایبری و مهاجرت
13. حلقه های جداسازی مورد استفاده در متالورژی برای فولاد ریخته گری پیوسته، شیارهای جریان برای آهن آمورف، و عوامل آزاد کننده برای آلومینیوم ریخته گری پیوسته (مواد آزاد کننده شیشه های نوری مختلف).
14. ساخت قایق های تبخیر برای آبکاری آلومینیوم فیلم خازن های مختلف، آبکاری آلومینیوم لوله اشعه کاتدی، آبکاری آلومینیوم صفحه نمایش و غیره.
15. انواع کیسههای بستهبندی جدید-نگهداری با روکش آلومینیوم و غیره.
16. انواع لیزر ضد تقلبی-آبکاری آلومینیوم، مواد علامت تجاری داغ مهر زنی، برچسب های مختلف سیگار، برچسب های آبجو، جعبه های بسته بندی، آبکاری آلومینیوم جعبه های بسته بندی سیگار و غیره.
17. لوازم آرایشی به عنوان پرکننده رژ لب استفاده می شود که غیر سمی، روان کننده و براق هستند.
نیترید بوربیش از 100 سال پیش معرفی شد و اولین کاربرد آن شش ضلعی BN به عنوان روان کننده با دمای بالا بود. ساختار و خواص آن بسیار شبیه گرافیت است و همچنین به رنگ سفید خالص است، از این رو معمولاً به عنوان "گرافیت سفید" شناخته می شود.
سرامیک BN در اوایل سال 1842 کشف شد. تحقیقات گسترده ای در مورد مواد BN از زمان جنگ جهانی دوم در خارج از کشور انجام شده است و تا سال 1955 بود که روش پرس گرم BN توسعه یافت. شرکت الماس آمریکا و شرکت کربن یونایتد اولین شرکت هایی بودند که وارد تولید شدند و تا سال 1960 بیش از 10 تن تولید کردند.
در سال 1957، RH Wentrof اولین کسی بود که CBN را با موفقیت توسعه داد. در سال 1969 جنرال الکتریک آن را با نام Borazon فروخت و در سال 1973 ایالات متحده تولید ابزارهای برش CBN را اعلام کرد.
در سال 1975، ژاپن فناوری را از ایالات متحده وارد کرد و ابزارهای برش CBN را نیز آماده کرد.
در سال 1979، فناوری پلاسمای پالسی برای اولین بار با موفقیت برای تهیه لایههای نازک c-BN در دمای پایین و فشار کم استفاده شد.
در اواخر دهه 1990، مردم توانستند با استفاده از روشهای مختلف رسوبگذاری بخار فیزیکی (PVD) و رسوبدهی بخار شیمیایی (CVD) لایههای نازک c-BN تهیه کنند.
از منظر داخلی در چین، توسعه پیشرفت سریعی داشته است. تحقیقات بر روی پودر BN در سال 1963 آغاز شد، در سال 1966 با موفقیت توسعه یافت و در سال 1967 تولید و در صنعت چین و فناوری پیشرفته-به کار رفت.
همه چیزهایی که باید بدانید
نیترید بور برای چه مواردی استفاده می شود؟
محصولات نیترید بور به طور گسترده در صنایعی مانند: تولید فولاد و ریخته گری استفاده می شود. تولید-کوره با دمای بالا. صنایع میکروالکترونیک و نیمه هادی.
آیا نیترید بور برای پوست مفید است؟
به عنوان یک محصول مصنوعی،از نظر شیمیایی پایدار است و به عنوان ایمن و ملایم برای پوست شناخته شده است. به دلیل یک فرآیند تولید کاملاً کنترل شده، Tokuyama h-BN بسیار خالص است، با بور محلول بسیار کمی. مطابق با استانداردهای 2021 ژاپنی شبه{4}}ترکیبات دارویی.
آیا مواد غذایی نیترید بور ایمن است؟
بور نیترید یک جایگزین واقعی و سالم (دارای گواهینامه ایمن تماس با مواد غذایی NSF) برای PTFE یا تفلون است.که به دلیل خاصیت روان کنندگی عالی می تواند به عنوان پرکننده در پلیمرها نیز استفاده شود.
آیا نیترید بور از الماس قوی تر است؟
گزارش شده است18%قوی تر از الماس به جز مواردی که غیر از این ذکر شده است، داده ها برای مواد در حالت استاندارد آنها (در 25 درجه [77 درجه فارنهایت]، 100 کیلو پاسکال) ارائه می شود. به دلیل پایداری حرارتی و شیمیایی عالی، سرامیکهای نیترید بور در تجهیزات دمای بالا و ریختهگری فلزات استفاده میشوند.
تگ های محبوب: پودر نیترید بور cas 10043-11-5، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، عمده فروشی، خرید، قیمت، عمده، برای فروش