Ein Überblick über Keramik auf Bornitridbasis: Produktkategorien und Hauptmerkmale erklärt

Einführung

Elektrische Isolierung und Wärmeleitfähigkeit sind zwei der gefragtesten Eigenschaften, auf die die meisten modernen Hersteller achten. Niemand möchte ein Gerät oder eine Ausrüstung, die während des Gebrauchs überhitzt oder einen Stromschlag verursacht. Genau deshalb Bornitridkeramik Bornitrid scheint in fast jedem Gespräch über Keramikteile eine Rolle zu spielen. Darüber hinaus hat es noch weitere spannende Eigenschaften. Im heutigen Artikel erfahren Sie mehr über die wichtigsten Eigenschaften und Merkmale von Bornitridkeramik und erhalten eine Antwort auf die häufig gestellte Frage: Wofür wird Bornitrid verwendet? Außerdem erfahren Sie mehr über die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Bornitrid und die jeweiligen Produktkategorien.

Keramik auf Bornitridbasis

Bornitrid-Keramik ist ein extrem hartes Material, das aus der industriellen Kombination von Bor und Nitrid hergestellt wird. Bornitrid (BN) selbst ist eine kovalent gebundene, pulverförmige kristalline Verbindung, die in verschiedenen Formen erhältlich ist und selbst unter ungünstigen oder hochbelasteten Bedingungen eine hohe Leistung erbringt. Dies liegt an seiner außergewöhnlichen Fähigkeit, Wärme hervorragend zu leiten und Elektrizität zu widerstehen, fast so wie Aluminiumnitrid-Keramik. Stellen Sie sich Bornitrid-Keramik als sehr gut bearbeitbare, extrem starke Keramik vor, die Sie in den meisten Produktionsprojekten benötigen.

Schließlich können nicht viele Keramikmaterialien mit so hoher elektrischer Isolierung, Wärmeleitfähigkeit und Stabilität aufwarten wie Bornitrid-Keramikteile. Wenn man bedenkt, dass die hexagonale Bornitrid-Form (Hbn) manchmal sogar weißlich erscheint, könnte man sie mit weißem Graphit verwechseln, da sie gleichzeitig ein ausgezeichnetes Schmiermittel ist und starkes Isoliermaterial. Aufgrund ihrer mehrdimensionalen Natur ist Bornitridkeramik in vielen Industriezweigen einsetzbar. Sie dient als hochfester elektrischer Isolator in Hochleistungselektronikgeräten, Maschinenersatzteilen, Rotoren, Motoren und Keramikdurchführungen.

Biomedizintechniker, Maschinenbauingenieure und Luft- und Raumfahrttechniker nutzen die verschiedenen Formen von BN-Keramik, um ihren hohen Präzisionsanforderungen gerecht zu werden. Die nahezu unübertroffene Festigkeit und Flexibilität machen es zu einem herausragenden Material, das Sie bei der Herstellung von LED-Leuchten, feuerfesten Materialien für Ofenanlagen, Halbleiterkomponenten, Labortiegeln und Kühlkörpern unterstützen kann.

Allgemeine Eigenschaften von Bornitridkeramiken

Bornitridkeramiken verfügen über zahlreiche Eigenschaften, die ihre Verwendung erleichtern und sie für nahezu jede Branche unverzichtbar machen. Einige davon sind:

• Es verfügt über eine beeindruckende Fähigkeit, sehr hohen Temperaturen und hohen Belastungen standzuhalten.

• Es löst sich nicht leicht durch Wasser, Säuren oder starke Chemikalien auf.

• Es ist ein gutes Halbleitermaterial mit einer großen Bandlücke von 10,7 eV.

• Sein Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt etwa 2,7.

• Es verfügt über eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit.

• Es hat einen Kompressionsmodul von etwa 400 GPa.

• Der Schmelzpunkt liegt über 2.800 °C.

• Es besitzt eine hohe Wärmekapazität von 19,5 J/K.mol.

• Es hat eine Molmasse von 24,82 g/mol.

• Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 740 W/mK

• Es verfügt über eine sehr hohe Druckfestigkeit und Stabilität, die es nach Siliziumkarbid- und Aluminiumnitridkeramik an zweiter Stelle bringt.

Produktkategorien von Bornitridkeramik

Bornitrid ist in drei Hauptformen und Produktkategorien erhältlich: hexagonales, Wurtzit- und kubisches Bornitrid. Obwohl es sich um dasselbe Bornitrid handelt, gibt es zwischen diesen Formen einige leichte Unterschiede, die zu den verschiedenen Produktkategorien von Bornitrid geführt haben, die Sie heute auf dem Markt finden. Hier ein kurzer Überblick!

Hexagonales Bornitrid (Hbn)

Aufgrund seiner hervorragenden Stabilität, Isolier- und Schmierfähigkeit gilt Bornitrid als eine der besten und gebräuchlichsten Formen von Bornitridkeramik. Die geschichtete Kristallstruktur ermöglicht die Herstellung leistungsstarker Lithium-Ionen-Akkus, Prozessoren und Kondensatoren für das Panel einiger elektronischer Geräte. Bornitrid ist leicht weißlich und sehr rutschig. Industriell hergestellt wird es durch die chemische Kombination von Stickstoff/Ammoniak (NH3) und Borsäure bei hohen Temperaturen.

Einige der wichtigsten Merkmale von hexagonalem Bornitrid sind:

• Es hat eine Schichtstruktur ähnlich der von Graphit.

• Es ist sehr hart, wenn auch nicht im Vergleich zu kubischem oder Wurtzit-Bornitrid.

• Es besitzt eine Dichte von 2,1 g/cm³.

• Es hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit.

• Es wird hauptsächlich als elektrischer Isolator oder in der Industrie als Festschmierstoff verwendet.

Kubisches Bornitrid (CBN) 

Dies ist eines der härtesten Keramikmaterialien weltweit und wird ähnlich hart wie Diamanten bewertet. Es ist polykristallin und wird allgemein Borazon genannt. Es erscheint manchmal schwarz oder golden und hat eine diamantenähnliche Struktur. Dadurch hält es hohen mechanischen Belastungen und extremen Temperaturen problemlos stand. Es reagiert kaum mit anderen Chemikalien und rostet kaum, weshalb es in vielen Industrien zur Herstellung von Schneid-/Schleifstahlrädern für Maschinen verwendet wird.

Cbn kann bei hohen Temperaturen durch Sintern von hexagonalem Bornitrid unter Hochdruckbedingungen hergestellt werden. Einige der wichtigsten Merkmale von kubisches Bornitrid Sind:

• Es hat eine kubische Struktur, ähnlich einem Diamanten.

• Es weist eine sehr hohe Härte auf, die nur von Diamant und Wurtzit-Bornitrid übertroffen wird.

• Es hat eine maximale Dichte von 3,48 g/cm³.

• Es verfügt über eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und Stabilität.

• Es kann hauptsächlich als Schleif- oder Schneidwerkzeug verwendet werden.

Wurtzit-Bornitrid (Wbn)

Die Wurtzit-Form von Bornitrid ist seltener. Sie ist weißlich und die härteste aller drei Bornitrid-Produktkategorien. Interessanterweise benötigt man für die industrielle Herstellung nicht unbedingt sehr hohe Temperaturen. Aufgrund seiner großen Bandlücke und optischen Transparenz kann es als wichtige Komponente optischer Instrumente und Halbleiter dienen.

Einige der wichtigsten Eigenschaften von Wurtzit-Bornitrid sind:

• Es ist sehr effizient bei der Wärmeableitung und Wärmeleitfähigkeit.

• Es hat eine extrem harte hexagonale Kristallstruktur, ähnlich einem Diamanten.

• Es ist ein ausgezeichneter elektrischer Isolator wie Aluminiumnitridkeramik.

• Sie können Keramikteile im Wärmemanagement und bei der Herstellung von Hochleistungselektronik einsetzen.

• Es verfügt über eine sehr gute optische Transparenz, die es für andere fortschrittliche Fertigungsoptionen geeignet macht.

• Es ist langlebig, stabil und hält mechanischen Belastungen stand.

Verwendung von Bornitridkeramik

Wenn Sie sich schon einmal gefragt haben: „Wofür wird Bornitrid verwendet?“, finden Sie in diesem Abschnitt Antworten. Bornitrid wird in vielen Bereichen eingesetzt. Hier sind einige davon:

Elektroindustrie

Bornitrid wird in der Elektroindustrie wie folgt verwendet:

• Herstellung effizienter elektrischer Isolatoren für Maschinenteile, Dichtungsringe und hermetische/keramische Durchführungen.

• Bornitridkeramik kann aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer beeindruckenden Festigkeit bei der Herstellung von Halbleiterkomponenten helfen.

• Mithilfe der Nanotechnologie lassen sich heute schnellere und zuverlässigere Batterien für Elektrofahrzeuge, Mikroprozessoren und Kühlkörper mit Bornitrid herstellen.

• Elektroingenieure verwenden Bornitridkeramik als Hauptbestandteil bei der Herstellung von Hochleistungselektronik, LED-Leuchten, elektronischen Panels für Fernsehgeräte, Computer, MOSFETs und vielen anderen ähnlichen Produkten.

Metallurgische Industrie

Auch die metallurgische Industrie ist von der Verwendung von Bornitrid nicht ausgeschlossen. Einige dieser Anwendungen sind:

• Die Produktion von feuerfeste Materialien die Hitze und hohen Temperaturen standhalten.

• Bornitrid hilft bei der Herstellung effizienter und langlebiger Keramikteile für Ofenauskleidungen.

• Die Herstellung von Stäben und Ofenmaterialien mit extremer Verschleißfestigkeit.

• Bornitridkeramik ist ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von Schneid- und Schleifwerkzeugen/-scheiben in Maschinenteilen.

• Bornitrid wird zur Herstellung thermisch stabiler und fester Metallgehäuse verwendet.

Automobil- und Luftfahrtindustrie 

Bornitridkeramiken sind auch in diesen wichtigen Branchen nützlich. Hier einige Einsatzmöglichkeiten:

• Die Herstellung von Fahrzeugteilen, die nicht so schnell verschleißen.

• Die Herstellung von Luft- und Raumfahrt- oder Automotoren, die aufgrund effektiver Wärmeableitung nicht überhitzen.

• Durch die Herstellung langlebiger Maschinenteile sparen Sie Produktionskosten.

• Die Herstellung von Teilen und Ausrüstung für die Luft- und Raumfahrt aufgrund ihres geringen Gewichts.

Weitere Einsatzmöglichkeiten von Bornitridkeramik in mehreren anderen Sektoren sind:

• Die Herstellung von Emaille wird in zahnärztlichen Einrichtungen aufgrund ihrer Fähigkeit zur Abnutzung verwendet.

• Herstellung von Labortiegeln, Maschinenlagern und Rotoren.

• Sie können sogar Bornitrid als gutes Keramikdurchführung für hermetische Systeme/Vakuum.

• Bornitrid ist ein wichtiger Bestandteil, der in der Industrie zur Herstellung von Keramikfüllstoffen, Nanoröhren, Lithium-Ionen-Batterien und Festschmierstoffen verwendet wird.

• Es ist ein gutes Material, das Sie in optischen Instrumenten, hochreinen Kosmetika und der Glasproduktion verwenden können.

Häufig gestellte Fragen

Was unterscheidet hexagonales Bornitrid (Hbn) von Graphit?

Auch wenn sie ähnlich aussehen, ist Graphit eher ein Leiter oder Halbleitermaterial, während hexagonales Bornitrid ein elektrischer Isolator ist.

Warum ist Bornitridkeramik für viele Hersteller etwas Besonderes?

Das Besondere daran ist nicht nur, dass es sehr erschwinglich ist, sondern auch, dass es extrem hart (nur Diamant ist härter), leicht und thermisch stabil ist und Strom effizient isoliert.

Hat Bornitrid irgendwelche Mängel?

Ja, das ist der Fall. Bei einigen dieser Defekte handelt es sich um Verunreinigungen, die durch den Produktionsprozess (Wachstumsprozess) verursacht werden, um Punktdefekt-Antisites und Selbstzwischengitteratome.

Abschluss

Bornitridkeramiken entwickeln sich bereits heute zu einem nützlichen, innovativen Ansatz für neue Energien und globalen technologischen Fortschritt. Angesichts der perfekten Kombination aus Eigenschaften und der vielseitigen Einsatzmöglichkeiten in vielen Branchen wie der Elektro-, Metallurgie-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie können wir mit Sicherheit sagen, dass es sich um einen schnell wachsenden Keramikwerkstoff handelt, der viele industrielle Produktionen erobern wird. Kein Wunder, denn der weltweite Umsatz liegt bei über 1,4 Billionen Tonnen pro Jahr. Wenn Sie also eine der Produktkategorien kaufen oder in sie investieren möchten, sind Sie hier genau richtig. Kontaktieren Sie uns GGSCeramics um einige der besten BN-Produkte zu entdecken. Verpassen Sie das nicht! Jetzt ist der perfekte Zeitpunkt!