소개
전기 절연 및 열전도도를 논의할 때 특히 눈에 띄는 고급 세라믹 소재는 다음과 같습니다. 질화붕소. 질화붕소는 세라믹 엔지니어와 제조업체들이 주목하는 수많은 놀라운 특성을 지니고 있습니다. 흥미롭게도, 기술 발전 덕분에 이제 질화붕소의 놀라운 특성을 최대한 활용할 수 있게 되었습니다. 그렇다면 이 질화붕소로 무엇을 할 수 있을까요? 또는 전기 절연과 열전도도 외에 질화붕소는 어떤 용도로 사용되나요? 그렇다면 오늘의 글은 질화붕소의 용도와 전 세계 제조 산업에 그토록 중요한 이유를 설명하는 데 도움이 될 것입니다. 또한, 산업계에서 질화붕소를 생산하는 다양한 방법에 대해서도 알아볼 수 있습니다. 자, 시작해 볼까요!
질화붕소란 무엇인가?
질화붕소(BN)는 고온 조건에서 붕소와 질소를 산업적으로 결합하여 형성된 분말 형태의 결정질 화합물입니다. 무색이며 매우 단단하고, 공유 결합된 인상적인 결정 구조를 가지고 있습니다. 대부분의 거래자들은 흑연과 유사한 특성, 특히 윤활성 때문에 이를 백색 흑연이라고 부릅니다. 질화붕소의 경도와 열 안정성은 다이아몬드와 탄화규소와 거의 동일합니다.
세라믹 시장에서 다양한 형태의 질화붕소를 찾아볼 수 있습니다. 육방정계 질화붕소(Hbn)와 입방정계 질화붕소(CBN)는 가장 일반적인 두 가지 등급 유형입니다. 그러나 대부분의 제조업체는 흑연과의 유사성, 뛰어난 안정성, 낮은 마찰, 그리고 뛰어난 방열성 때문에 금속 주조 및 나노 기술 분야에서 육방정계 질화붕소를 사용하는 경향이 있습니다. 입방정계 질화붕소는 뛰어난 경도 덕분에 매우 바람직한 선택입니다. 따라서 입방정계 질화붕소는 고급 절삭 공구 생산에 큰 도움을 줄 수 있습니다.
일반적으로 질화붕소는 높은 강도, 경량성, 그리고 녹, 고온, 마모 및 인열에 대한 뛰어난 저항성으로 잘 알려져 있습니다. 열 안정성 덕분에 많은 제조 산업에서 사용되는 고내화성 세라믹 소재입니다. 주로 분말 형태로 사용됩니다. (질화붕소 분말) 고온 소재 및 장비를 생산합니다. 이러한 소재 및 장비에는 유리, 방열판, LED 조명, 고체 윤활제, 전기로, 자동차 및 항공우주 산업에 사용되는 예비 부품, 실험실이나 생산 시설에서 사용되는 히터 및 도가니 등이 있습니다. 질화붕소 분말을 사용하여 이를 달성하는 한 가지 방법은 생산량에 따라 정해진 시간 내에 고온 고압 진공 상태에서 소결하는 것입니다.
질화붕소의 특성
질화붕소의 흥미로운 특성 중 일부는 다음과 같습니다.
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물에 녹지 않는다
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이 제품은 극한의 온도, 산 및 기타 강한 화학 물질에 대한 내성이 매우 뛰어납니다.
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누프 경도는 약 45 GPa입니다.
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육방정계 질화붕소 형태의 밀도는 3.45g/cm³인 반면, 입방정계 질화붕소 형태의 밀도는 2.1g/cm³로 약간 감소합니다.
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전자 이동도는 200 cm²/V. S입니다.
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굴절률은 약 2.1에 이릅니다.
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약 2,900°C의 매우 높은 녹는점을 가지고 있습니다.
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비열은 19.7 J/K·mol입니다.
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약 1,400~1500°C의 임계 온도에서 Hbn은 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co)와 같은 고체와 잘 반응합니다.
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몰 질량은 24.82g/mol입니다.
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최대 밴드갭은 10.7eV이다.
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열팽창계수는 약 2.7이다.
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740W/mK의 높은 열전도도를 가지고 있습니다.
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체적탄성률은 400 GPa입니다.
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높은 내마모성을 갖춘 견고한 연마재입니다.
질화붕소의 산업적 용도
질화붕소는 무엇에 사용되나요? 사실 질화붕소는 매우 다양한 산업 분야에서 매우 다양한 용도로 사용될 수 있습니다. 그중 일부는 다음과 같습니다.
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고온 용광로 라이닝 및 요소 생산.
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나노기술은 질화붕소 분말을 사용하여 세라믹 필러용 고정밀 나노튜브를 생산합니다.
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전기로, 히터, 방열판 등 고성능 발열체 생산.
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생체공학과 의학에서는 바이오 이미징과 특정 질병 진단에 사용되는 항암제 생산에 이를 활용합니다.
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전기 산업에서는 질화붕소를 사용하여 최고의 전기 부품을 생산합니다. 전기 절연체 오늘날에는 결정 구조에 자유 전자가 없기 때문에 사용할 수 없습니다.
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오늘날 우리가 보는 야금 산업에서 생산되는 일부 절삭 및 연삭 공구는 내마모성이 뛰어나 질화붕소 분말을 사용합니다.
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질화붕소는 MOSFET, 진공 시스템, 전력 전자 장치, 강력한 리튬 이온 배터리, LED 조명을 생산하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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제조업체에서는 질화붕소를 사용하여 사출 성형, 금속 주조, 도가니, 유리 제조에 사용되는 중공업 기계를 생산합니다.
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질화붕소 분말(Hbn)은 생산 기계와 마찰학에 사용되는 고체 윤활제의 한 형태입니다.
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질화붕소 분말은 사실상 모든 종류의 재료를 코팅하는 데 도움이 되며 녹슬지 않고 오랫동안 지속됩니다.
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육각형 질화붕소는 화장품 산업에서 고순도 화장품을 생산하는 데 사용됩니다.
질화붕소 제조 공정
고순도 질화붕소 제조 공정은 비용 효율성이 매우 높은 공정입니다. 질화붕소는 소결에 대한 반응이 좋지 않은 경우가 있어, 특히 대량 생산 시 균일성을 유지해야 할 때 기술적 어려움을 겪을 수 있습니다. 하지만 다음과 같은 네 가지 주요 질화붕소 제조 공정을 선택할 수 있습니다.
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화학 기상 증착(CVD):
가장 일반적인 붕소 제조 공정 중 하나는 화학 기상 증착법입니다. 이는 고순도 질화붕소 분말을 생산하는 데 도움이 되는 다재다능한 방법입니다. 이 공정에서는 붕소와 암모니아 보란과 같은 질소 전구체를 뜨거운 필라멘트로 기화시킵니다. 기화로 얻은 생성물을 순수한 기판과 반응시켜 질화붕소를 생성합니다. 원하는 두께나 거칠기에 따라 다양한 종류의 기판을 사용할 수 있습니다. 이 붕소 제조 공정은 비용이 매우 많이 들지만, 결함이 있는 필름/기판을 쉽게 합성하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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물리 기상 증착(PVD):
이 방법을 사용하여 질화붕소를 합성할 수도 있습니다. CVD에 비해 비용이 저렴하고 간단합니다. 이 방법에서는 질화붕소 타겟에 이온을 충돌시키면 원자가 자동으로 방출되어 타겟 표면에 닿습니다. 이 과정은 증발에 가깝습니다. 이후, 방출된 원자를 원하는 기판, 특히 실리콘 기판에서 (고온에서) 가열하여 기화시킵니다. 그런 다음 박막을 얻고, 그 결과물인 질화붕소를 증착합니다. 이 방법의 주요 기술적 과제는 증착된 질화붕소 박막을 제어하는 것입니다. 하지만 이 방법을 통해 고순도 질화붕소를 얻을 수 있습니다.
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졸-겔 방법:
졸겔 질화붕소 제조 공정은 대부분 소규모로 사용됩니다. Bn 생산 시간이 많이 걸릴 수 있기 때문입니다. 질소와 붕소의 무기 또는 경우에 따라 유기 전구체를 용액에 혼합한 후, 액체 콜로이드 입자 현탁액이 될 때까지 가수분해하는 과정이 포함됩니다. 다음으로, 구연산을 첨가하여 겔을 형성한 후 용매를 증발시킵니다. 스핀 코팅이나 딥 코팅 기술을 사용하면 이 겔 용액에서 얇은 질화붕소 필름을 얻을 수 있습니다. 이 방법은 CVD나 PVD만큼 비용이 많이 들지 않고 널리 사용되지는 않지만, 고품질 질화붕소 나노입자를 생산하는 데 여전히 신뢰할 수 있는 공정입니다. 증발 과정은 최대 하루나 이틀 정도 걸릴 수 있습니다. 따라서 서두르지 않고 비용을 많이 들이지 않으려는 사람에게는 매우 적합한 붕소 제조 공정입니다.
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수열합성:
이 방법은 매우 높은 온도와 압력을 필요로 합니다. 따라서 제대로 제어하지 않으면 폭발 위험이 있습니다. 이 경우, 금속 이온이 포함된 수열 반응 용기에 순수한 질소와 붕소 화합물 용액을 넣어야 합니다. 단, 용액을 완전히 밀봉된 수열 반응 용기에 최대 24시간 동안 담그기 전에 반드시 가열 및 가압해야 합니다. 반응 속도를 높이고 pH를 일정하게 유지하는 시약을 첨가하십시오. 이 방법에 사용하기 가장 좋은 온도 범위는 250°C 이하입니다. 필요한 반응이 완료되면 평평하고 긴 나노 크기의 질화붕소 침전물이 생성됩니다.
자주 묻는 질문
질화붕소의 가장 좋은 형태는 무엇입니까?
질화붕소의 가장 좋은 형태는 입방형과 육방형 질화붕소 등급 유형입니다.
어떤 온도에서 육방정계 질화붕소를 산업적으로 생산할 수 있나요?
육방정계 질화붕소는 900°C 이상의 고온에서 산업적으로 생산될 수 있습니다. 따라서 극한의 온도에도 견딜 수 있습니다.
질화붕소가 전기 절연을 위한 최고의 세라믹 재료 중 하나로 간주되는 이유는 무엇입니까?
질화붕소는 자유 전하 운반체나 자유 전자가 없는 복잡한 구조를 가지고 있기 때문에 최고의 전기 절연체 중 하나로 간주됩니다.
질화붕소를 도핑하는 이유는 무엇입니까?
일부 제조업체는 질화붕소의 자기적, 전자적, 흡착적 특성을 향상시키기 위해 질화붕소를 도핑합니다. 이러한 도펀트(불순물)의 예로는 인, 산소, 철(Fe), 탄소 등이 있습니다.
결론
질화붕소는 특히 전기 및 야금 산업을 비롯한 여러 분야에서 그 중요성이 매우 큽니다. 지금까지 전기 절연성부터 고온 저항성까지 가장 많이 요구되는 특성들을 살펴보셨습니다. 고정밀 절삭 공구, 고온 및 내마모성 기계 및 장치 생산 등 어떤 분야에서든 질화붕소는 모든 것을 해결해 드립니다. 또한, 어떤 생산 방식을 선택하든 문제없이 처리 가능합니다. 간략한 업데이트: 전 세계 질화붕소 시장은 매우 빠르게 성장하고 있습니다. 지금 바로 주문하세요! GGSCeramics우리는 최고의 질화붕소 제품을 제공합니다.