Cerámica de nitruro de boro
La cerámica de nitruro de boro se puede sinterizar a partir de bn (nitruro de boro), nitruro de boro hexagonal y nitruro de boro cúbico. La fórmula del nitruro de boro es BN, y su estructura incluye nitruro de boro hexagonal (HBN), nitruro de boro romboédrico (RBN), nitruro de boro cúbico (CBN) y nitruro de boro de wurtzita (WBN).
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Cerámica de nitruro de boro
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Su cerámica de nitruro de boro torneada
El nitruro de boro es un cristal compuesto por átomos de nitrógeno y boro, con una fórmula molecular de BN y un peso molecular de 24,81. La composición química es 43,6% boro, 56,4% nitrógeno, y la densidad teórica es de 2,27 g/cm3. El polvo de nitruro de boro tiene propiedades como soltura, lubricación, ligereza, absorción de humedad y color blanco. Los productos de nitruro de boro son de color blanco marfil. Actualmente, el nitruro de boro se concentra principalmente en su fase hexagonal (H-BN) y fase cúbica (C-BN). Los principales usos del C-BN son: herramientas de corte, abrasivos y abrasivos, que pueden usarse para cortar todos los metales y no metales, incluidos los metales ferrosos, y para el acabado. La estructura y las propiedades del H-BN son similares a las del grafito, y es un buen material lubricante y aislante eléctrico de alta temperatura. Por lo tanto, debido a sus diferentes estructuras, el nitruro de boro se puede utilizar en diferentes situaciones y se puede transformar en diferentes cerámicas.
Nitruro de boro
Exhibición de productos cerámicos
Productos magníficos
La conductividad térmica de la cerámica de nitruro de boro es similar a la del metal y se utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren una disipación térmica eficiente. La cerámica de nitruro de boro es resistente a altas temperaturas y puede funcionar en entornos superiores a 2000 °C.
La cerámica de nitruro de boro tiene una estructura en capas similar al grafito, lo que resalta sus propiedades autodeslizantes bajo alta temperatura y presión, lo que puede reducir el desgaste en gran medida.
Crisol cerámico de nitruro de boro
Crisol cónico de nitruro de boro
Crisol pequeño de nitruro de boro
Características de la cerámica de nitruro de boro
Rendimiento térmico
El nitruro de boro posee una excelente estabilidad térmica y puede soportar altas temperaturas sin descomponerse significativamente. Mantiene su integridad estructural incluso a temperaturas superiores a 1000 °C.
Propiedades eléctricas
Tiene las ventajas de buena rigidez dieléctrica, baja constante dieléctrica, baja pérdida a alta frecuencia, penetración de microondas y buen aislamiento eléctrico.
Propiedades mecánicas
Tiene las ventajas de no ser abrasivo, tener bajo desgaste, seguridad dimensional, buena lubricidad, resistencia al fuego y fácil procesamiento.
Propiedades químicas
Tiene las ventajas de no toxicidad, estabilidad química, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, baja humedad, estabilidad biológica y antiadherencia.
La diferencia entre el nitruro de boro hexagonal (h-BN) y el nitruro de boro cúbico (c-BN)
El nitruro de boro hexagonal (h-BN) y el nitruro de boro cúbico (c-BN) son ambos nitruros de boro, pero debido a las diferentes estructuras y propiedades cristalinas, sus aplicaciones son muy diferentes.
La resistencia mecánica del nitruro de boro en fase hexagonal es menor que la del nitruro de boro en fase cúbica, pero ambos tienen buena resistencia al calor y a la corrosión.
Propiedades mecánicas de la cerámica de nitruro de boro
| Nombre | Nitruro de boro | |||
| Característica | Nitruro de boro hexagonal (h-BN) | Nitruro de boro en fase cúbica (c-BN) | ||
| Estructura cristalina | Hexagonal | Cúbico | ||
| Constante de red (Å) | a = 2,504, c = 6,657 | a = 3.615 | ||
| Densidad (g/cm³) | 2.15 | 3.45 | ||
| Dureza (dureza de Mohs) | 1-2 | 9-10 | ||
Propiedades físicas del nitruro de boro
| Nombre | Nitruro de boro | |||
| Característica | Hexagonal | Cúbico | ||
| Conductividad térmica (W/mK) | 600-700 | 2000-2700 | ||
| Conductividad (S/m) | 10⁻¹⁵ | 10⁻¹⁰ - 10⁻⁸ | ||
| Resistencia al calor | Estable a altas temperaturas, adecuado para aplicaciones de alta temperatura. | Estable a altas temperaturas, adecuado para aplicaciones de alta temperatura. | ||
| Resistencia al ataque químico | Buena resistencia a ácidos y bases. | Buena resistencia a ácidos y bases. | ||
| Resistencia mecánica | Bajo | Muy alto | ||
| Propiedades ópticas | Transparente, alta transmitancia óptica. | Translúcido, propiedades ópticas similares al diamante. | ||
| Aplicaciones | Lubricantes, materiales aislantes, refuerzos cerámicos | Herramientas de alta temperatura y alta presión, abrasivos, herramientas de corte | ||
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Cerámica para diferentes industrias
La cerámica se utiliza ampliamente en diversos campos, incluidos la electrónica, la industria química, la ingeniería mecánica, los dispositivos médicos, la investigación y los entornos de laboratorio.
Automotor
La cerámica se utiliza en aplicaciones automotrices, como componentes de motores, cojinetes, turbocompresores y válvulas de recirculación de gases de escape (EGR). Su alta resistencia, estabilidad térmica y resistencia al desgaste la hacen ideal para estas exigentes aplicaciones.
Aeroespacial
La cerámica se emplea en la industria aeroespacial para componentes como álabes de turbinas, revestimientos de cámaras de combustión, escudos térmicos y cojinetes. Su ligereza, resistencia a altas temperaturas y excelentes propiedades mecánicas contribuyen a un mejor rendimiento y ahorro de combustible.
Dispositivos electrónicos
La cerámica se utiliza en la industria electrónica para aplicaciones como sustratos, aislantes y encapsulados. Sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, alta conductividad térmica y estabilidad química la hacen idónea para dispositivos y circuitos electrónicos.
Energía y potencia
La cerámica se aplica en el sector energético y de generación de electricidad, incluyendo componentes para turbinas de gas, células solares, intercambiadores de calor y sensores de alta temperatura. Su resistencia al choque térmico, aislamiento eléctrico y estabilidad química resultan ventajosos en estas aplicaciones energéticas.
Herramientas de corte y abrasivos
La cerámica se utiliza en la fabricación de herramientas de corte y abrasivos debido a su alta dureza, resistencia al desgaste y estabilidad térmica. Se emplea en operaciones de mecanizado, rectificado y corte en diversas industrias.
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Proceso de producción de cerámica de nitruro de boro
¿Cómo se compara la alta conductividad térmica de la cerámica de nitruro de boro con la de otras cerámicas?
La alta conductividad térmica de la cerámica de nitruro de boro es excepcional entre otros materiales cerámicos, generalmente en el rango de 100-200 W/(m·K), lo cual es muy elevado. Además, su estructura cristalina en capas es similar a la del grafito. Esta estructura permite una rápida conducción del calor en el material, lo cual es una razón importante para su alta conductividad térmica. Por lo tanto, se utiliza con frecuencia en aplicaciones que requieren una conductividad térmica estricta.
¿Por qué la cerámica de nitruro de boro es un material aislante ideal?
La resistencia de la cerámica de nitruro de boro es muy alta, generalmente entre 10^13 y 10^16 Ω·cm. Al mismo tiempo, su constante dieléctrica suele ser baja y su pérdida dieléctrica también es pequeña, lo cual constituye una de sus ventajas. Su alta tensión de resistencia permite que no se degrade fácilmente por la tensión y garantiza la transmisión de señales de dispositivos electrónicos de alta frecuencia y microondas, lo que la convierte en un material aislante ideal para numerosos equipos y dispositivos eléctricos.
¿Cuál es la estabilidad al choque térmico de la cerámica de nitruro de boro?
El punto de fusión de la cerámica de nitruro de boro es muy alto, alcanzando más de 3000 °C, y presenta una excelente estabilidad al choque térmico, evitando grietas incluso con cambios bruscos de temperatura. Su coeficiente de expansión térmica relativamente bajo garantiza que el volumen no se altere significativamente durante el calentamiento. Asimismo, la cerámica de nitruro de boro presenta una excelente resistencia a la corrosión por oxidación a altas temperaturas gracias a la adhesión de la película de óxido. Estas características la convierten en la opción ideal para numerosas aplicaciones de alta temperatura.
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