5G材料---片狀氮化硼顆粒氮化硼球形氮化硼

關(guān)鍵詞：氮化硼，片狀氮化硼，球形氮化硼，TIM熱管理材料

白石墨（white graphite）是指六方氮化硼的別稱。白石墨是最簡單的硼氮高分子。與石墨中的六角碳網(wǎng)相似，六方氮化硼中氮和硼也組成六角網(wǎng)狀層面，互相重疊，構(gòu)成晶體。晶體與石墨相似，具有反磁性及很高的異向性，晶體參數(shù)兩者也頗為相近。 氮化硼主要用于耐火材料、半導(dǎo)體固相摻雜源、原子堆的結(jié)構(gòu)材料、防中子輻射的包裝材料、火箭發(fā)動機組成材料、高溫潤滑劑和脫模劑。

結(jié)構(gòu)組成

與石墨中的六角碳網(wǎng)相似，六方氮化硼中氮和硼也組成六角網(wǎng)狀層面（見上圖），互相重疊，構(gòu)成晶體。晶體與石墨相似，具有反磁性及很高的異向性，晶體參數(shù)兩者也頗為相近。

六方氮化硼特性：

六方氮化硼為白色晶體，熔點近3000℃，耐高溫，化學(xué)性能極為穩(wěn)定，耐強酸腐蝕，具有很高的電絕緣性能。

氮化硼的發(fā)展歷史

氮化硼問世于100多年前，最早的應(yīng)用是作為高溫潤滑劑的六方氮化硼，不僅其結(jié)構(gòu)而且其性能也與石墨極為相似，且自身潔白，所以俗稱：白石墨。

氮化硼（BN）陶瓷是早在1842年被人發(fā)現(xiàn)的化合物。國外對BN材料從第二次世界大戰(zhàn)后進行了大量的研究工作，直到1955年解決了BN熱壓方法后才發(fā)展起來的。美國金剛石公司和聯(lián)合碳公司首先投入了生產(chǎn)，1960年已生產(chǎn)10噸以上。

1957年R·H·Wentrof率先試制成功CBN，1969年美國通用電氣公司以商品Borazon銷售，1973年美國宣布制成CBN刀具。[2]

1975年日本從美國引進技術(shù)也制備了CBN刀具。

1979年首次成功采用脈沖等離子體技術(shù)在低溫低壓卜制備崩c—BN薄膜。

20世紀(jì)90年代末，人們已能夠運用多種物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法制備c-BN薄膜。

從中國國內(nèi)看，發(fā)展突飛猛進，1963年開始BN粉末的研究，1966年研制成功，1967年投入生產(chǎn)并應(yīng)用于我國工業(yè)和尖端技術(shù)之中。

氮化硼的性能和特性

六方氮化硼不溶冷水，水煮沸時水解非常緩慢并產(chǎn)生少量的硼酸和氨，與弱酸和強堿在室溫下均不起反應(yīng)，微溶于熱酸，用熔融的氫氧化鈉，氫氧化鉀處理才能分解。

氮化硼的各項性能參數(shù)：1、高耐熱性：3000℃升華，其強度1800℃為室溫的2倍，1500℃空冷至室溫數(shù)十次不破裂，在惰性氣體中2800℃不軟化。2、高導(dǎo)熱系數(shù)：熱壓制品為33W/M.K和純鐵一樣，在530℃以上是陶瓷材料中導(dǎo)熱最大的材料。3、低熱膨脹系數(shù)：2×10-6的膨脹系數(shù)僅次于石英玻璃，是陶瓷中最小的，加上其具有高導(dǎo)熱性，所以抗熱震性能很好。4、優(yōu)良的電性能：高溫絕緣性好，25℃為1014Ω-cm,2000℃還可以達到103Ω-cm,是陶瓷中最好的高溫絕緣材料，擊穿電壓3KV/MV,低介電損耗108HZ時為2.5×10-4，介電常數(shù)為4，可透微波和紅外線。5、 良好的耐腐蝕性：與一般金屬(鐵、銅、鋁、鉛等)、稀土金屬，貴重金屬，半導(dǎo)體材料(鍺、硅、砷化鉀)，玻璃，熔鹽(水晶石、氟化物、爐渣)、無機酸、堿不反應(yīng)。6、低的摩擦系數(shù)：U為0.16，高溫下不增大，比二硫化鉬，石墨耐高溫，氧化氣可用到900℃，真空下可用到2000℃。7、高純度好B高：其雜質(zhì)含量小于10PPM，而含B大于43.6%。8、可機械加工性：其硬度為莫氏2，所以可用一般機械加工方法加工成精度很高的零部件制品。

特性

1.穩(wěn)定性

對大多數(shù)金屬熔體，如鋼、不銹鋼、AL、FE、Ge、Bi、Si、Cu、等既不潤濕又不發(fā)生作用。因此，可用作熔煉蒸發(fā)金屬的坩鍋、舟皿、液態(tài)金屬輸送管，火箭噴口，大功率器件底座，用作高溫電偶保護，熔化金屬的管道、泵零件、鑄鋼的模具以及高溫電絕緣材料等。

2.耐熱耐蝕性

可以制造高溫構(gòu)件、火箭燃燒室內(nèi)襯、宇宙飛船的熱屏蔽、磁流體發(fā)電機的耐蝕件等。

3.絕緣性

氮化硼廣泛應(yīng)用于高壓高頻電及等離子弧的絕緣體以及各種加熱器的絕緣子，加熱管套管和高溫、高頻、高壓絕緣散熱部件，高頻應(yīng)用電爐的材料。

4.熱導(dǎo)性

氮化硼可用作制備砷化鎵、磷化鎵、磷化銦的坩鍋，半導(dǎo)體封裝散熱底板、移相器的散熱棒，行波管收集極的散熱管，半導(dǎo)體和集成電極的p型擴散源和微波窗口。

5.屏蔽性

氮化硼在原子反應(yīng)堆中，用作中子吸收材料和屏蔽材料。還可用作紅外、微波偏振器，紅外線濾光片，激光儀的光路通道，超高壓壓力傳遞材料等。

6.潤滑劑

氮化硼可以作為自潤滑軸承的組分。氮化硼的很多物理性能同石墨相似，因而有白石墨之稱。它與云母、滑石粉、硅酸鹽、脂肪酸等統(tǒng)稱為白色固體潤滑劑。作為潤滑劑使用，氮化硼可以分散在耐熱潤滑油脂、水或溶劑中;噴涂在摩擦表面上，待溶劑揮發(fā)而形成干膜；填充在樹脂、陶瓷、金屬表面層作為耐高溫自潤滑復(fù)合材料。用于宇航工程上，也可把氮化硼粉末直接涂在導(dǎo)軌面上。氮化硼懸浮油呈白色或黃色。因而在紡織機械上不污染纖維制品，可大量用在合成纖維紡織機械潤滑上。

7.添加劑

氮化硼由氮化硼加工制成的氮化硼纖維，為中模數(shù)高功能纖維，是一種無機合成工程材料，可廣泛用于化學(xué)工業(yè)，紡織工業(yè)、宇航技術(shù)和其它尖端工業(yè)部門。立方氮化硼（CBN）是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的超硬材料。這種超硬材料在已工業(yè)化應(yīng)用的超硬材料中，硬度僅次于金剛石。立方氮化硼熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金鋼石，對鐵系金屬元素有較大的化學(xué)穩(wěn)定性，因此立方氮化硼磨具在鐵基金屬制品切削、磨削加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，性能十分優(yōu)異。

概述六方氮化硼的用途

六方氮化硼可以用于制造TiB2/BN復(fù)合陶瓷，還可以用于高級耐火材料和超硬材料，水平連軋鋼的分離環(huán)，用于耐高溫潤滑劑和高溫涂料同時還是合成立方氮化硼的原料。

具體用途：1. 金屬成型的脫模劑和金屬拉絲的潤滑劑。2. 高溫狀態(tài)的特殊電解、電阻材料。3. 高溫固體潤滑劑，擠壓抗磨添加劑，生產(chǎn)陶瓷復(fù)合材料的添加劑，耐火材料和抗氧化添加劑，尤其抗熔融金屬腐蝕的場合，熱增強添加劑、耐高溫的絕緣材料。4. 晶體管的熱封干燥劑和塑料樹脂等聚合物的添加劑。5. 壓制成各種形狀的氮化硼制品，可用做高溫、高壓、絕緣、散熱部件。6. 航天航空中的熱屏蔽材料。7. 在觸媒參與下，經(jīng)高溫高壓處理可轉(zhuǎn)化為堅硬如金剛石的立方氮化硼。8. 原子反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料。9. 飛機、火箭發(fā)動機的噴口。10.高壓高頻電及等離子弧的絕緣體。11.防止中子輻射的包裝材料。12.由氮化硼加工制成的超硬材料，可制成高速切割工具和地質(zhì)勘探、石油鉆探的鉆頭。13.冶金上用于連續(xù)鑄鋼的分離環(huán)，非晶態(tài)鐵的流槽口，連續(xù)鑄鋁的脫模劑（各種光學(xué)玻璃脫膜劑）。14.做各種電容器薄膜鍍鋁、顯像管鍍鋁、顯示器鍍鋁等的蒸發(fā)舟。15.各種保鮮鍍鋁包裝袋等。16.各種激光防偽鍍鋁、商標(biāo)燙金材料，各種煙標(biāo)，啤酒標(biāo)、包裝盒，香煙包裝盒鍍鋁等等。17.化妝品用于口紅的填料，無毒又有潤滑性，又有光澤。

導(dǎo)熱氮化硼

• 片狀氮化硼：

使用領(lǐng)域：

• 顆粒狀氮化硼：

照片：

粒徑分布：

優(yōu)點：

填充比例高，粘度低，導(dǎo)熱高，介電常數(shù)更低。

• 球形氮化硼：

照片：

優(yōu)點：

高導(dǎo)熱；低比表面；低介電；高填充。

應(yīng)用領(lǐng)域：

熱界面材料--導(dǎo)熱墊片，導(dǎo)熱膏，導(dǎo)熱凝膠，導(dǎo)熱灌封，印刷電路板，導(dǎo)熱鋁基覆銅板， 導(dǎo)熱工程塑料，電子封裝，高頻功率器件。