氮化硼陶瓷檢視原始碼討論檢視歷史
| 氮化硼陶瓷 |
氮化硼晶體屬六方晶系，結構與石墨相似，性能也有很多相似之處，所以又叫「白石墨」。
簡介
它有良好的耐熱性、熱穩定性、導熱性、高溫介電強度，是理想的散熱材料和高溫絕緣材料。氮化硼的化學穩定性好，能抵抗大部分熔融金屬的浸蝕。它也有很好的自潤滑性。氮化硼製品的硬度低，可進行機械加工，精度為1/100mm。將B2O3與NH4Cl共熔，或將單質硼在NH3中燃燒均可製得BN。氮化硼可用於製造熔煉半導體的坩堝及冶金用高溫容器、半導體散熱絕緣零件、高溫軸承、熱電偶套管及玻璃成形模具等。通常製得的氮化硼是石墨型結構，俗稱為白色石墨。另一種是金剛石型，和石墨轉變為金剛石的原理類似，石墨型氮化硼在高溫（1800℃）、高壓（800Mpa）下可轉變為金剛型氮化硼。這種氮化硼中B－N鍵長（156pm）與金剛石在C－C鍵長（154pm）相似，密度也和金剛石相近，它的硬度和金剛石不相上下，而耐熱性比金剛石好，是新型耐高溫的超硬材料，用於製作鑽頭、磨具和切割工具。氮化硼是由氮原子和硼原子所構成的晶體。化學組成為43.6%的硼和56.4%的氮，具有四種不同的變體：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纖鋅礦氮化硼(WBN)。
評價
氮化硼具有抗化學侵蝕性質，不被無機酸和水侵蝕。在熱濃鹼中硼氮鍵被斷開。1200℃以上開始在空氣中氧化。熔點為3000℃，稍低於3000℃時開始升華。真空時約2700℃開始分解。微溶於熱酸，不溶於冷水，相對密度2.25。壓縮強度為170MPa。在氧化氣氛下最高使用溫度為900℃，而在非活性還原氣氛下可達2800℃，但在常溫下潤滑性能較差。碳化硼的大部分性能比碳素材料更優。對於六方氮化硼：摩擦係數很低、高溫穩定性很好、耐熱震性很好、強度很高、導熱係數很高、膨脹係數較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線。氮化硼六方晶繫結晶，最常見為石墨晶格，也有無定形變體，除了六方晶型以外，碳化硼還有其他晶型，包括：菱方氮化硼(簡稱：r—BN，或稱：三方氮化硼，其結構類似於h—BN，會在h—BN轉化為c—BN的過程中產生)、立方氮化硼[簡稱：c—BN，或|3一BN，或z-BN(即閃鋅礦型氮化硼)，質地非常堅硬]、纖鋅礦型氮化硼(簡稱：w—BN，h—BN高壓下的一種堅硬狀態)。人們甚至還發現像石墨稀一樣的二維氮化硼晶體(類似的還有MoS：二維晶體)1957年Wentorf首次人工合成立方BN。在溫度接近或高於1700℃，最低壓強為11～12GPa時，由純六方氮化硼(HBN)直接轉變成立方氮化硼(CBN)。隨後人們發現使用催化劑可大幅度降低轉變溫度和壓力。常用的催化劑為：鹼和鹼土金屬、鹼和鹼土氮化物、鹼土氟代氮化物、硼酸銨鹽和無機氟化物等。其中以硼酸銨鹽作催化劑所需的溫度和壓力最低，在1500℃時所需壓力為5GPa，而在壓力為6GPa時其溫度區間為600～700℃。由此可見，雖然加催化劑可大大降低轉變溫度和壓力，但所需的溫度和壓力還是較高。因而其製備的設備複雜、成本高，其工業應用受到限制。[1]