Boron Nitride: Một lực lượng mới nổi trong trường Lớp phủ

Cơ sở tài sản của boron nitride

Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn

Boron nitride khối có độ cứng chỉ thứ hai sau kim cương, với độ cứng của Vickers đạt đến 5000 - 8000 HV. Đặc tính này cho phép lớp phim được hình thành bằng cách kết hợp C-BN trong lớp phủ để chống lại hiệu quả ma sát và hao mòn bên ngoài. Trong lĩnh vực lớp phủ công cụ, khi một bề mặt công cụ được phủ một lớp chứa C-BN, trong quá trình cắt tốc độ cao của vật liệu kim loại, lớp phủ có thể làm giảm đáng kể hệ số ma sát giữa công cụ và phôi, giảm thiểu hao mòn công cụ và mở rộng đáng kể tuổi thọ của công cụ và cải thiện hiệu quả cắt. Ví dụ, khi gia công các vật liệu hợp kim cứng, các công cụ thông thường có thể bị hao mòn nghiêm trọng trong một thời gian ngắn, trong khi các công cụ được phủ C-BN có thể duy trì cạnh cắt mạnh, cho phép gia công liên tục và ổn định, và tăng cường đáng kể về chất lượng chính xác và bề mặt.

Ổn định hóa học

Boron nitride hình lục giác thể hiện sự ổn định hóa học tuyệt vời và hầu như không phản ứng với kim loại nóng chảy. Trong quá trình phủ chân không, thuyền bay hơi, như một loại tiêu thụ cốt lõi, cần phải hoạt động ổn định dưới nhiệt độ cao (＞ 1500 độ), trong các khối kim loại bị ăn mòn cao (như nhôm và đồng), và trong môi trường có độ lệch cao. Thuyền bay hơi than chì truyền thống dễ bị xói mòn bởi kim loại nóng chảy và có tuổi thọ ngắn. Ngược lại, các vật liệu gốm dựa trên H-BN đã trở thành một sự thay thế lý tưởng do sự ổn định hóa học của chúng. Thuyền bay hơi H-BN có thể ngăn ngừa ăn mòn cơ thể thuyền, tránh ô nhiễm lớp phủ do ăn mòn cơ thể thuyền và đảm bảo sự ổn định của quá trình phủ và độ tin cậy của chất lượng lớp phủ.

Độ dẫn nhiệt cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp

Boron nitride có độ dẫn nhiệt trong mặt phẳng cao. Ví dụ, bột H-BN có thể tạo thành một mạng lưới dẫn nhiệt theo chiều ngang tuyệt vời trong quá trình chuẩn bị các thuyền bay hơi, với độ dẫn nhiệt trong mặt phẳng ＞ 250 W\/(M · K). Trong khi đó, hệ số giãn nở nhiệt của nó là cực kỳ thấp. Trong quá trình phủ, đặc biệt là trong một số quá trình liên quan đến chu kỳ làm nóng và làm mát nhanh chóng, vật liệu lớp phủ cần phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ mạnh mẽ. Độ dẫn nhiệt cao và tính chất giãn nở nhiệt thấp của boron nitride đảm bảo phân bố nhiệt đồng đều, chịu được hiệu quả các cú sốc làm nóng và làm mát nhanh chóng trong quá trình phủ, ngăn ngừa nứt màng và duy trì tính ổn định toàn vẹn và hiệu suất của lớp phim. Ví dụ, trong quá trình phủ của sản xuất chip bán dẫn, có yêu cầu cực kỳ cao về độ ổn định nhiệt của lớp màng, lớp phủ nitride boron có thể đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt này, cung cấp một nền tảng ổn định và đáng tin cậy để sản xuất chip.

Các ứng dụng của boron nitride trong các quy trình phủ khác nhau

Lắng đọng hơi vật lý (PVD)

Trong quy trình PVD, boron nitride thường được sử dụng để chuẩn bị lớp phủ cứng. Lấy mạ ion đa arc làm ví dụ. Nguồn bay hơi kim loại đóng vai trò là cực âm, và thông qua việc xả hồ quang giữa nó và vỏ cực dương, vật liệu đích làm bay hơi và ion hóa để tạo thành một plasma không gian để lắng đọng lớp phủ trên phôi. Khi một mục tiêu nitride boron được sử dụng, lớp phủ boron nitride lắng đọng có mật độ và độ bám dính cực cao. Lớp phủ này có độ cứng cao, hơn ba lần so với thép chết và thậm chí có thể đạt hơn 5000hV; Nó là tốt và mịn, với hệ số ma sát thấp với thép; Nó không dễ dàng tuân thủ các kim loại, ngăn chặn sự tích tụ của chip và cải thiện chất lượng bề mặt của các bộ phận gia công; Nó cũng có độ bền tốt, khả năng chống va đập và kháng va chạm, và có thể được áp dụng cho các khuôn đúc chết, khuôn dập, vv Ví dụ, trong việc sản xuất các bộ phận ô tô, sau khi phủ một số khuôn với boron nitride, khả năng chống hao mòn của khuôn được tăng cường và sự thay đổi của khuôn.

Lắng đọng hơi hóa học (CVD)

Phương pháp CVD có những ưu điểm độc đáo trong việc chuẩn bị các màng mỏng nitride boron, chẳng hạn như quá trình chuẩn bị đơn giản, phim chất lượng cao và các khu vực tăng trưởng lớn. Khi chuẩn bị màng mỏng để bảo vệ ăn mòn bề mặt kim loại, màng mỏng Boron Nitride được chuẩn bị CVD có thể được sử dụng trực tiếp để bảo vệ ăn mòn kim loại. H-BN, tương tự như cấu trúc mạng phẳng của than chì, thường được gọi là "graphene trắng" và có các đặc tính tuyệt vời như cách nhiệt tốt, độ ổn định nhiệt cao và độ ổn định hóa học mạnh. Một boron nitride không có lớp một lớp có hiệu suất che chắn tuyệt vời, có thể ngăn chặn các yếu tố ăn mòn như oxy và các phân tử nước tiếp cận bề mặt chất nền kim loại và ức chế chuyển điện tử, do đó làm giảm khả năng ăn mòn kim loại cơ bản. Tuy nhiên, các màng mỏng Boron Nitride chuẩn bị CVD chắc chắn có ranh giới hạt và khiếm khuyết. Bằng cách kết hợp với sự lắng đọng lớp nguyên tử, các hạt oxit kim loại có thể được phân phối đồng đều tại các vị trí tuyển dụng, ranh giới hạt và các khiếm khuyết nhăn của lớp màng nitride boron và trên bề mặt để tạo thành một màng tổng hợp boron nitride, có thể cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn của kim loại.

Các trường hợp và hiệu ứng ứng dụng

Trường hợp ứng dụng của lớp phủ công cụ

Một doanh nghiệp sản xuất công cụ đã áp dụng công nghệ lớp phủ C-BN cho các sản phẩm máy cắt phay. Trong quá trình thử nghiệm bằng thép hợp kim cường độ cao, máy cắt phay thông thường không tráng phủ cho thấy hao mòn cạnh rõ ràng sau khi gia công 100 phôi, dẫn đến giảm độ chính xác gia công và tăng độ nhám bề mặt của phôi. Ngược lại, máy cắt phay phủ C-BN thể hiện hao mòn tối thiểu sau khi gia công cùng một số phôi, và cạnh cắt của nó vẫn sắc nét, cho phép gia công độ chính xác cao và ổn định. Các thử nghiệm tiếp theo cho thấy tuổi thọ của máy cắt phay phủ C-BN gấp hơn năm lần so với máy cắt phay thông thường, giảm đáng kể chi phí thay thế công cụ, cải thiện hiệu quả gia công và mang lại lợi ích kinh tế đáng chú ý cho doanh nghiệp.

Trường hợp ứng dụng của lớp phủ bảo vệ ăn mòn kim loại

Một công ty sản xuất thành phần hàng không vũ trụ đã áp dụng công nghệ lớp phủ màng tổng hợp boron nitride để cải thiện khả năng chống ăn mòn của các thành phần hợp kim nhôm trong môi trường phức tạp. Sau khi xử lý bề mặt các thành phần hợp kim nhôm, màng mỏng H-BN được lắng đọng bằng phương pháp CVD, và sau đó một màng oxit kim loại đồng nhất được phủ lên màng mỏng H-BN bằng cách lắng đọng lớp nguyên tử để tạo thành màng tổng hợp nitride boron. Sau các thử nghiệm môi trường khắc nghiệt khác nhau, chẳng hạn như các xét nghiệm ăn mòn xịt muối và xét nghiệm lão hóa nhiệt ẩm, kết quả cho thấy các thành phần hợp kim nhôm không tráng cho thấy các điểm ăn mòn rõ ràng sau 24 giờ trong môi trường phun muối, trong khi các thành phần được phủ một lần nữa. Việc áp dụng công nghệ này giúp tăng cường hiệu quả độ tin cậy và tuổi thọ của các thành phần hàng không vũ trụ và đảm bảo hoạt động an toàn của máy bay trong môi trường phức tạp.

Cơ sở tài sản của boron nitride

​

Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn

Boron nitride khối có độ cứng chỉ thứ hai sau kim cương, với độ cứng của Vickers đạt đến 5000 - 8000 HV. Đặc tính này cho phép lớp phim được hình thành bằng cách kết hợp C-BN trong lớp phủ để chống lại hiệu quả ma sát và hao mòn bên ngoài. Trong lĩnh vực lớp phủ công cụ, khi một bề mặt công cụ được phủ một lớp chứa C-BN, trong quá trình cắt tốc độ cao của vật liệu kim loại, lớp phủ có thể làm giảm đáng kể hệ số ma sát giữa công cụ và phôi, giảm thiểu hao mòn công cụ và mở rộng đáng kể tuổi thọ của công cụ và cải thiện hiệu quả cắt. Ví dụ, khi gia công các vật liệu hợp kim cứng, các công cụ thông thường có thể bị hao mòn nghiêm trọng trong một thời gian ngắn, trong khi các công cụ được phủ C-BN có thể duy trì cạnh cắt mạnh, cho phép gia công liên tục và ổn định, và tăng cường đáng kể về chất lượng chính xác và bề mặt.

Ổn định hóa học

Boron nitride hình lục giác thể hiện sự ổn định hóa học tuyệt vời và hầu như không phản ứng với kim loại nóng chảy. Trong quá trình phủ chân không, thuyền bay hơi, như một loại tiêu thụ cốt lõi, cần phải hoạt động ổn định dưới nhiệt độ cao (＞ 1500 độ), trong các khối kim loại bị ăn mòn cao (như nhôm và đồng), và trong môi trường có độ lệch cao. Thuyền bay hơi than chì truyền thống dễ bị xói mòn bởi kim loại nóng chảy và có tuổi thọ ngắn. Ngược lại, các vật liệu gốm dựa trên H-BN đã trở thành một sự thay thế lý tưởng do sự ổn định hóa học của chúng. Thuyền bay hơi H-BN có thể ngăn ngừa ăn mòn cơ thể thuyền, tránh ô nhiễm lớp phủ do ăn mòn cơ thể thuyền và đảm bảo sự ổn định của quá trình phủ và độ tin cậy của chất lượng lớp phủ.

Độ dẫn nhiệt cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp

Boron nitride có độ dẫn nhiệt trong mặt phẳng cao. Ví dụ, bột H-BN có thể tạo thành một mạng lưới dẫn nhiệt theo chiều ngang tuyệt vời trong quá trình chuẩn bị các thuyền bay hơi, với độ dẫn nhiệt trong mặt phẳng ＞ 250 W\/(M · K). Trong khi đó, hệ số giãn nở nhiệt của nó là cực kỳ thấp. Trong quá trình phủ, đặc biệt là trong một số quá trình liên quan đến chu kỳ làm nóng và làm mát nhanh chóng, vật liệu lớp phủ cần phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ mạnh mẽ. Độ dẫn nhiệt cao và tính chất giãn nở nhiệt thấp của boron nitride đảm bảo phân bố nhiệt đồng đều, chịu được hiệu quả các cú sốc làm nóng và làm mát nhanh chóng trong quá trình phủ, ngăn ngừa nứt màng và duy trì tính ổn định toàn vẹn và hiệu suất của lớp phim. Ví dụ, trong quá trình phủ của sản xuất chip bán dẫn, có yêu cầu cực kỳ cao về độ ổn định nhiệt của lớp màng, lớp phủ nitride boron có thể đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt này, cung cấp một nền tảng ổn định và đáng tin cậy để sản xuất chip.

Các ứng dụng của boron nitride trong các quy trình phủ khác nhau

Lắng đọng hơi vật lý (PVD)

Trong quy trình PVD, boron nitride thường được sử dụng để chuẩn bị lớp phủ cứng. Lấy mạ ion đa arc làm ví dụ. Nguồn bay hơi kim loại đóng vai trò là cực âm, và thông qua việc xả hồ quang giữa nó và vỏ cực dương, vật liệu đích làm bay hơi và ion hóa để tạo thành một plasma không gian để lắng đọng lớp phủ trên phôi. Khi một mục tiêu nitride boron được sử dụng, lớp phủ boron nitride lắng đọng có mật độ và độ bám dính cực cao. Lớp phủ này có độ cứng cao, hơn ba lần so với thép chết và thậm chí có thể đạt hơn 5000hV; Nó là tốt và mịn, với hệ số ma sát thấp với thép; Nó không dễ dàng tuân thủ các kim loại, ngăn chặn sự tích tụ của chip và cải thiện chất lượng bề mặt của các bộ phận gia công; Nó cũng có độ bền tốt, khả năng chống va đập và kháng va chạm, và có thể được áp dụng cho các khuôn đúc chết, khuôn dập, vv Ví dụ, trong việc sản xuất các bộ phận ô tô, sau khi phủ một số khuôn với boron nitride, khả năng chống hao mòn của khuôn được tăng cường và sự thay đổi của khuôn.

Lắng đọng hơi hóa học (CVD)

Phương pháp CVD có những ưu điểm độc đáo trong việc chuẩn bị các màng mỏng nitride boron, chẳng hạn như quá trình chuẩn bị đơn giản, phim chất lượng cao và các khu vực tăng trưởng lớn. Khi chuẩn bị màng mỏng để bảo vệ ăn mòn bề mặt kim loại, màng mỏng Boron Nitride được chuẩn bị CVD có thể được sử dụng trực tiếp để bảo vệ ăn mòn kim loại. H-BN, tương tự như cấu trúc mạng phẳng của than chì, thường được gọi là "graphene trắng" và có các đặc tính tuyệt vời như cách nhiệt tốt, độ ổn định nhiệt cao và độ ổn định hóa học mạnh. Một boron nitride không có lớp một lớp có hiệu suất che chắn tuyệt vời, có thể ngăn chặn các yếu tố ăn mòn như oxy và các phân tử nước tiếp cận bề mặt chất nền kim loại và ức chế chuyển điện tử, do đó làm giảm khả năng ăn mòn kim loại cơ bản. Tuy nhiên, các màng mỏng Boron Nitride chuẩn bị CVD chắc chắn có ranh giới hạt và khiếm khuyết. Bằng cách kết hợp với sự lắng đọng lớp nguyên tử, các hạt oxit kim loại có thể được phân phối đồng đều tại các vị trí tuyển dụng, ranh giới hạt và các khiếm khuyết nhăn của lớp màng nitride boron và trên bề mặt để tạo thành một màng tổng hợp boron nitride, có thể cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn của kim loại.

Các trường hợp và hiệu ứng ứng dụng

Trường hợp ứng dụng của lớp phủ công cụ

Một doanh nghiệp sản xuất công cụ đã áp dụng công nghệ lớp phủ C-BN cho các sản phẩm máy cắt phay. Trong quá trình thử nghiệm bằng thép hợp kim cường độ cao, máy cắt phay thông thường không tráng phủ cho thấy hao mòn cạnh rõ ràng sau khi gia công 100 phôi, dẫn đến giảm độ chính xác gia công và tăng độ nhám bề mặt của phôi. Ngược lại, máy cắt phay phủ C-BN thể hiện hao mòn tối thiểu sau khi gia công cùng một số phôi, và cạnh cắt của nó vẫn sắc nét, cho phép gia công độ chính xác cao và ổn định. Các thử nghiệm tiếp theo cho thấy tuổi thọ của máy cắt phay phủ C-BN gấp hơn năm lần so với máy cắt phay thông thường, giảm đáng kể chi phí thay thế công cụ, cải thiện hiệu quả gia công và mang lại lợi ích kinh tế đáng chú ý cho doanh nghiệp.

Trường hợp ứng dụng của lớp phủ bảo vệ ăn mòn kim loại

Một công ty sản xuất thành phần hàng không vũ trụ đã áp dụng công nghệ lớp phủ màng tổng hợp boron nitride để cải thiện khả năng chống ăn mòn của các thành phần hợp kim nhôm trong môi trường phức tạp. Sau khi xử lý bề mặt các thành phần hợp kim nhôm, màng mỏng H-BN được lắng đọng bằng phương pháp CVD, và sau đó một màng oxit kim loại đồng nhất được phủ lên màng mỏng H-BN bằng cách lắng đọng lớp nguyên tử để tạo thành màng tổng hợp nitride boron. Sau các thử nghiệm môi trường khắc nghiệt khác nhau, chẳng hạn như các xét nghiệm ăn mòn xịt muối và xét nghiệm lão hóa nhiệt ẩm, kết quả cho thấy các thành phần hợp kim nhôm không tráng cho thấy các điểm ăn mòn rõ ràng sau 24 giờ trong môi trường phun muối, trong khi các thành phần được phủ một lần nữa. Việc áp dụng công nghệ này giúp tăng cường hiệu quả độ tin cậy và tuổi thọ của các thành phần hàng không vũ trụ và đảm bảo hoạt động an toàn của máy bay trong môi trường phức tạp.

Công ty TNHH Vật liệu mới của Shengyang cam kết sản xuất các sản phẩm chế biến Boron Nitride và Boron Nitride và có thể tùy chỉnh các bộ phận gốm cách điện Boron Nitride khác nhau theo nhu cầu của khách hàng. Liên hệ với chúng tôi nếu cần thiết.
Điện thoại: +8618560961205
Email: sales@zbsyxc.com