什么是氮化硼（BN）陶瓷？

氮化硼 (BN) 是一种卓越的先进陶瓷材料，其独特的性能使其在众多高要求应用中脱颖而出。它与石墨具有相似的六方晶体结构，因此也被称为六方氮化硼 (hBN)。这种独特的氮化硼结构赋予其一系列卓越的特性，使其成为高温、高压、绝缘和润滑应用的理想选择。

我们的氮化硼陶瓷采用精密工艺精心打造，具有卓越的综合性能。从氮化硼粉末到最终的氮化硼产品，我们致力于提供满足客户特定需求的高质量解决方案。氮化硼是最常见且应用最广泛的形式，其化学式为BN（氮化硼分子式）。

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Seramik Boron Nitrida - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

氮化硼的主要优势

通过选择氮化硼材料，您将获得一系列无与伦比的优势：

氮化硼导热系数极高，尤其是在垂直于晶体层的方向，使其成为一种优异的散热材料。它还具有极强的耐热性，在惰性气体环境中可承受高达 2800°C 的高温。

即使在高温下，氮化硼也能保持优异的体积电阻率和介电强度，使其成为理想的高温绝缘体。

六方氮化硼的层状结构赋予它“自润滑”特性，使其可以用作固体润滑剂，特别是在真空和高温环境中。

氮化硼对熔融金属、玻璃、盐类和陶瓷具有优异的不润湿特性，因此广泛应用于氮化硼坩埚和模具，以防止材料粘附。

与许多其他硬质陶瓷不同，氮化硼的加工相对容易。它可以像石墨一样进行精密的铣削、车削和钻孔，从而制造出复杂的部件。

氮化硼的密度相对较低，因此可以生产出重量较轻的产品，适合需要注意重量的应用。

Aplikasi Industri

氮化硼（BN）陶瓷因其高温稳定性、化学惰性、电绝缘性以及优异的层间热导率，广泛应用于电子及半导体领域（用作热界面材料、导热绝缘基板以及晶圆/薄膜加工用的PBN坩埚和支架）、冶金及材料加工领域（用作坩埚、熔炼室、液态金属输送装置、耐腐蚀内衬）、高温及真空设备领域（用作隔热屏、红外窗口、热冲击部件）、机械润滑与密封领域（利用h-BN的固体润滑和低摩擦特性），在保持电绝缘性的同时提高热导率，在航空航天、半导体制造、光电器件、精密陶瓷加工、高温化工等行业中发挥着重要作用。

氮化硼材料现有等级

致好陶瓷供多种 BN 产品等级和格式以满足应用需求：

六方氮化硼（标准）

氮化硼陶瓷（标准型）是一种先进的陶瓷材料，具有优异的高温稳定性、高导热性和自润滑性能。氮化硼纯度≥99%，位居氮化硼系列的主流性能等级之列，性价比极高。在保持优异电绝缘性的同时，它还具有良好的化学惰性和抗热震性，适用于高温、高真空、耐腐蚀等极端工况。

与其他工程陶瓷（如氧化铝、氧化锆等）相比，氮化硼兼具较低的摩擦系数和优异的加工性能，能够在高温环境下长期稳定运行，并可进行精密加工，适用于制造需要高温绝缘和润滑的关键部件。

Ciri-ciri utama

  • 高温稳定性：它可以在惰性气氛或真空中长时间承受超过 2000°C 的温度，在空气中稳定至约 900°C，适合在极端温度环境下使用。
  • 电绝缘性优良：体积电阻率大于10¹³Ω·cm，介电强度高，满足高压、高温绝缘要求。
  • 高热导率、低热膨胀系数：热导率可达30～60W/(m·K)，热膨胀系数低（约1～2×10⁻⁶/K），与多种材料有优良的相容性，热应力小，抗热震性优良。
  • 自润滑和低摩擦系数：六方晶体结构赋予层间滑动性能，即使在干摩擦或高温条件下也能保持润滑。
  • 优异的化学惰性：对大多数酸、碱、盐和熔融金属不发生反应且不润湿，特别适合金属冶炼和玻璃形成工艺。
  • 优良的可加工性：其硬度低于氧化铝等陶瓷，可以使用传统的硬质合金刀具进行车削、铣削、钻孔和其他精密加工。

Aplikasi tipikal

  • 高温冶金设备中的坩埚、隔热板、支架
  • 单晶生长炉和真空炉中的高温隔热和结构部件
  • 用于处理铝、镁等熔融金属的防粘和隔离组件
  • 玻璃成型模具和防粘衬垫
  • 高压电气绝缘及散热基板
  • 高温轴承、密封件等自润滑耐磨部件

Pengeluaran dan pemprosesan

传统的氮化硼陶瓷是以三氧化硼（B₂O₃）和氨（NH₃）或尿素为主要原料，通过化学合成法制备而成。氮化硼粉末是通过化学合成法获得的。根据具体应用，可以采用干压、等静压和挤压等成型方法。

烧结通常采用热压工艺（1900-2100°C，氮气或惰性气体）。有时会添加少量氧化物作为烧结助剂，以提高密度。

成品可直接进行车削、铣削、钻孔等精加工工序，表面还可涂覆SiC、AlN等陶瓷涂层，增强机械强度和抗氧化性能。

氮化硼陶瓷（高纯度）

高纯氮化硼（BN）陶瓷是一种超高纯度（BN含量≥99.5%）先进陶瓷材料，具有优异的热稳定性、电绝缘性、自润滑性和化学惰性。通过严格控制杂质含量，材料的热导率和绝缘可靠性显著提升，尤其适用于高温、高真空、强腐蚀等极端工况，以及对纯度要求严格的半导体、航空航天、高端冶金等行业。

与传统的氮化硼陶瓷相比，高纯度等级具有卓越的电、热和化学稳定性，显著降低了杂质引起故障的风险，延长了关键部件的使用寿命，并在极端环境下保持稳定运行。

Ciri-ciri utama

  • 超高纯度：BN含量≥99.5%且杂质含量极低（Ca、Si、氧化物等总量≤0.5%），确保材料性能稳定可控。
  • 优异的热性能：热导率达50～70W/(m·K)，热膨胀系数低至约1.0～1.2×10⁻⁶/K，抗热震性优异，适合冷热条件间的快速循环。
  • 高温稳定性：在惰性气氛或真空中可长时间承受超过 2000°C 的温度，在空气中稳定至约 850-900°C。
  • 优异的电绝缘性：体积电阻率>10¹⁴Ω·cm且介电强度高，满足高压、高温绝缘要求。
  • 自润滑和优异的可加工性：六边形层状结构提供了较低的摩擦系数，使这种高纯度产品易于精密加工，从而可以使用传统的硬质合金工具形成复杂的结构部件。

Aplikasi tipikal

  • 高温冶金和真空设备中的坩埚、隔热材料和支架
  • 铝、镁等熔融金属的防粘隔离部件
  • 半导体功率器件（SiC、GaN、LED）高温绝缘散热基板
  • 玻璃成型模具和防粘衬垫
  • 粉末冶金喷嘴及耐腐蚀部件
  • CVD/PVD蒸发舟、高纯隔离板等真空镀膜设备部件
  • 航空航天和军用电子的高温绝缘和热管理组件

Pengeluaran dan pemprosesan

高纯氮化硼陶瓷采用超高纯六方氮化硼粉末，通过热压工艺制成。烧结后的高纯氮化硼硬度适中，可通过车削、铣削、钻孔等工艺进行精密加工。

热解氮化硼陶瓷（PBN）

热解氮化硼 (PBN) 陶瓷是采用化学气相沉积 (CVD) 工艺制备的高纯度（≥99.99%）六方氮化硼材料。这种独特的沉积方法可制备出无粘结剂、无杂质的材料，具有致密均匀的微观结构、卓越的纯度和优异的各向异性性能。

与热压氮化硼 (HPBN) 相比，PBN 具有更高的纯度、优异的气密性以及致密光滑的表面。它可在沉积过程中直接成型为所需形状，特别适用于超高真空、高纯度材料加工以及对污染敏感的半导体制造环境。

Ciri-ciri utama

  • 超高纯度：BN含量≥99.99%，几乎不含氧、碳、金属等杂质，适合在极其洁净的工作条件下使用。
  • 高密度和气密性：CVD沉积结构无孔隙和微裂纹，具有极低的气体渗透性，可在高真空环境中使用。
  • 优异的热稳定性：在真空或惰性气氛中可承受超过 2000°C 的长期运行，在空气中稳定至约 900°C。
  • 优异的电绝缘性：体积电阻率> 10⁴ Ω·cm且高介电强度即使在高温下也能保持绝缘性能。
  • 各向异性热性能：平行于沉积层的热导率高（高达 30–60 W/(m·K)），垂直方向的热导率较低，有利于特定的热管理设计。
  • 表面光滑，可直接成型：沉积部件表面致密光滑，无需后处理，满足大多数应用需求。坩埚、管材等复杂形状可直接沉积。

Aplikasi tipikal

  • 用于 MBE（分子束外延）和 MOCVD 等半导体设备的高纯度坩埚和蒸发舟
  • 高真空镀膜设备隔离器及导向部件
  • 高纯金属和合金的熔化和蒸发容器
  • 用于光学薄膜生产的蒸发源组件
  • 用于高端电子设备生产的超洁净、高温支架
  • 航空航天和军事应用的高温绝缘组件

Pengeluaran dan pemprosesan

热解氮化硼陶瓷采用化学气相沉积（CVD）工艺生产：

  1. 沉积材料：三氯化硼（BCl₃）和氨（NH₃）
  2. 工艺条件：反应在1800~2000℃的高温石墨模具内进行，BN以分子形式沉积在模具内壁，逐渐形成致密的结构。
  3. 直接成型：CVD工艺可根据模具形状直接沉积成型，无需烧结和粘合剂，从而防止二次污染。
  4. 后处理：大多数PBN零件可立即使用。如果需要调整，可以进行精密加工或表面处理。

复合氮化硼陶瓷

复合氮化硼陶瓷是一类以氮化硼 (BN) 为基体，用其他陶瓷或金属化合物（例如氧化铝 (Al₂O₃)、氮化铝 (AlN)、碳化硅 (SiC)、氧化锆 (ZrO₂) 和氧化硼玻璃）增强或改性的工程陶瓷材料。其设计目标是显著提高机械强度、抗氧化性、耐磨性和导热性，同时保持 BN 优异的高温绝缘性、自润滑性和化学惰性。

与纯BN陶瓷相比，复合氮化硼具有优异的高温强度、密度和环境适应性，可满足冶金、半导体、真空镀膜、航空航天等行业的苛刻操作条件。

Ciri-ciri utama

  • 可定制性能：通过选择不同类型和比例的增强相来适应特定的操作条件，可以优化机械性能、热性能和化学稳定性。
  • 高温稳定性和绝缘性：大多数复合 BN 陶瓷可以在惰性气氛中承受超过 1800-2000°C 的温度，同时保持优异的电绝缘性（体积电阻率 > 10¹² Ω·cm）。
  • 增强机械性能：添加 Al₂O₃、ZrO₂ 或 SiC 可使抗弯强度提高 2-3 倍，改善脆性，提高抗冲击性。
  • 提高抗氧化性能：一些复合相（如Al₂O₃和B₂O₃玻璃相）能在高温氧化环境中在表面形成致密的保护膜，有效延缓BN的氧化。
  • 热导率可调：通过引入AlN、SiC等高热导率材料，可以将传统BN的热导率由30～60W/(m·K)提高到80～150W/(m·K)，满足大功率散热需求。
  • 可加工性保持：BN陶瓷在复合材料应用后仍保留其优异的可加工性，可使用传统硬质合金刀具进行车削、铣削和钻孔等精密加工。

Aplikasi tipikal

  • 金属熔铸设备高温防粘、绝缘部件
  • 高温模具、玻璃成型垫片
  • 大功率半导体器件绝缘散热基板（复合高热导相）
  • 真空镀膜设备蒸发舟及隔离支架
  • 高温轴承、滑块、耐磨导轨（复合增强相提高强度和耐磨性）
  • 航空航天高温隔热及结构部件

Pengeluaran dan pemprosesan

原材料准备：选取高纯度BN粉末和增强相粉末（如Al₂O₃、AlN、SiC、ZrO₂），按配方比混合均匀。

成型工艺：常用干压、等静压、注浆成型，根据产品的复杂程度选择不同的方法。

烧结方法：热压（HP）、热等静压（HIP）或反应烧结；温度通常在氮气或惰性气体气氛中为 1700–2000°C。

后处理：加工至最终形状。可根据需要添加表面涂层（例如SiC、Al₂O₃），以进一步增强抗氧化和耐磨性。

氮化硼的关键特性

致好陶瓷提供多种氮化硼材料供客户选择。以下数值为典型材料特性，可能因产品配置和制造工艺而异。如需了解更多详情，请随时联系我们。

范围 GCBN-HBN1 GCBN-HBN2 GCBN-PBN GCBN-B GCBN-C GCBN-D GCBN-E GCBN-S2 GCBN-S3
主要构图 BN≥99%（标准） BN≥99.5%（高纯） BN≥99.99% 氮化硼+锆+铝 氮化硼+碳化硅 氮化硼+氧化锆 氮化硼+氮化铝 Nitrida silikon Nitrida silikon
密度（克/立方厘米） 2.0–2.3 ≥2.0 1.95–2.22 2.25–2.35 2.40–2.50 2.80–2.90 2.80–2.90 2.55–2.65 2.75–2.85
氧含量（%） 0.46 <0.3 <0.1 — — — — — —
孔隙率（%） 2.6 <2.0 稠密 — — — — — —
里氏硬度 HL ≥330 ≥330 — — — — — — —
三点弯曲强度（MPa） 三十八 40–50 80 65 85 115 120 220 320
Kekuatan mampatan (MPa) 110–150 120–160 — 110 130 225 220 420 480
热膨胀系数（×10⁻⁶/K） 2.0–2.8 2.0–2.5 2.0（a）/ 2.6（c） 2.0 2.8 3.5 2.8 2.7 2.7
Konduktiviti terma (W/m·K) 30–50 50 82.3（200℃）/55.3（900℃） 30 30 20 80 40 40
最高工作温度（℃） 空气 900 / 真空 2100 / 惰性 2300 空气 900 / 真空 2100 / 惰性 2300 2000+ 空气 1000 / 真空 1800 / 惰性 1800 空气 1000 / 真空 1800 / 惰性 1800 空气 1000 / 真空 1800 / 惰性 1800 空气 1000 / 真空 1800 / 惰性 1800 空气 1000 / 真空 1800 / 惰性 1800 空气 1000 / 真空 1800 / 惰性 1800
室温电阻率 (Ω·cm) 10 pangkat 14 10 pangkat 14 10¹⁵ 10¹³ 10¹² 10¹² 10¹³ 10¹³ 10¹³
Aplikasi tipikal 粉末冶金、金属蒸发坩埚、绝缘子 半导体设备高温绝缘部件 真空镀膜、半导体加热器、绝缘元件 粉末冶金、高温支架 粉末冶金 金属铸造模具 粉末冶金 粉末冶金 粉末冶金

氮化硼产品应用案例

致好陶瓷的氮化硼陶瓷产品，尤其是六方氮化硼 (h-BN) 和热解氮化硼 (PBN) 等形式，具有卓越的导热性、优异的电绝缘性、化学惰性、易于加工的低硬度以及优异的高温稳定性。这些特性使我们的 BN 零件适用于广泛的行业。我们的氮化硼产品常见应用包括：

高纯度 PBN 坩埚适用于半导体晶体生长和金属熔体处理，其中化学惰性和污染控制至关重要。

散热器、热界面垫和冷却支架利用氮化硼的导热性，同时保持电绝缘。

利用 BN 的介电强度，为高压和高温电子设备提供绝缘底座、馈通和基板。

由于污染低、纯度高，由 BN 制成的蒸发舟、衬管和固定装置适用于 CVD/外延和晶圆处理。

用于需要抗热冲击性和化学稳定性的高温炉的管、环、板和蒸馏器。

精密加工的 BN 管、棒、垫圈和环，适用于实验室、真空和冶金应用。

滑轨、密封件和轴承在高温下受益于 h-BN 的固体润滑特性。

衬管、喷嘴和接触部件处于腐蚀性或反应性环境中，金属部件可能会发生故障或污染产品。

热隔离、真空馈通和结构部件用于重量轻、热稳定性和抗排气性很重要的地方。

CNC 加工、公差小的 BN 组件（基板、垫片、定制夹具），专为要求苛刻的工业和研究应用而设计。

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氮化硼陶瓷使用注意事项

使用氮化硼陶瓷时，遵循这些预防措施有助于最大限度地提高氮化硼产品在苛刻的工业应用中的性能、稳定性和寿命。

虽然 h-BN 在高达 2000°C 的惰性或真空环境中保持稳定（PBN 在高达 3000°C 的温度下保持稳定），但抗氧化性在空气中的温度限制在 850-1000°C 左右。

BN 陶瓷虽然比许多陶瓷软，但仍然很脆，在突然的机械负荷或冲击下会破裂。

为避免污染（尤其是半导体级 PBN），请使用干净的手套和专用的处理设备。

BN 对大多数酸、碱和熔融金属具有化学惰性，但高温下的强氧化剂可能会破坏其表面。

BN 部件在高温下可能会发生尺寸变化；精密配合应考虑热膨胀和潜在收缩。

对于组件，选择与 BN 的热特性和机械特性相匹配的连接技术（机械紧固、高温粘合剂或与兼容金属钎焊）。

安装前，请将组件保持在干燥、无尘的环境中，以保持表面完整性并防止污染。

Pemesinan Seramik Boron Nitrida

氮化硼的一个独特优势是其相对较低的硬度（h-BN 的莫氏 ~2），这使得它比许多其他陶瓷更易于加工。标准硬质合金或高速钢工具可用于 h-BN，而较硬的 BN 复合材料可能需要金刚石研磨、CNC 加工、激光切割或超声波加工，以确保精度和表面光洁度。

凭借全系列的先进加工设备和广泛的技术专长，致好陶瓷提供端到端的解决方案——从材料选择和设计优化到精密加工和组装——确保高质量、高性能的氮化硼陶瓷产品满足最苛刻的应用要求。

陶瓷-CNC加工

Pengisaran dan pemesinan CNC

Pemesinan CNC, pembentukan dan penggilingan, dengan toleransi sehingga tahap mikrometer.

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Pengisaran dan pengamplasan

Pengamplasan permukaan menghasilkan permukaan yang licin dan kemasan gred optik.

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Perkakasan Sambungan Brazing Logam dan Seramik - 600x600

Pemetalan dan pengelasan

Pemetalan untuk penyolderan seramik ke logam (Mo/Mn, W).

FAQ

氮化硼是由硼和氮原子组成的合成陶瓷材料。它是一种晶体，以六方氮化硼、立方氮化硼和热解氮化硼等多种形态存在。

是的，氮化硼是一种化学式为BN的化合物。它是硼和氮的稳定二元化合物。

氮化硼的硬度取决于其晶体结构。六方氮化硼 (h-BN) 类似于石墨，质地较软。而立方氮化硼 (c-BN) 的结构类似于金刚石，使其成为人类已知的最坚硬材料之一。其硬度源于其晶格中强共价键的结合。

六方氮化硼是一种优良的电绝缘体。它具有很高的电阻，广泛应用于需要高温绝缘的领域。

六方氮化硼通常是通过硼酸与尿素等氮源在高温下反应而生成的。热解氮化硼则通过化学气相沉积 (CVD) 工艺生成，即将硼和氮化合物的混合气体沉积在石墨基底上。

是的，氮化硼被归类为高性能陶瓷材料，具体来说是一种先进陶瓷。

是的，由于氮化硼的晶体结构中原子通过强共价键结合在一起，因此它是一种网状共价化合物。这体现在其类似于石墨（六方晶格）的层状结构或类似金刚石的立方体结构上。

不，氮化硼不是聚合物。它是一种具有明确晶体结构的无机晶体固体，而不是由重复亚基构成的长链分子。

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为什么选择致好的氮化硼

  • 高纯度：半导体级应用纯度高达 99.99%。
  • 先进技术：热压和 CVD 以获得不同等级的 BN。
  • 定制解决方案：从标准坩埚到复杂的精密零件。
  • 精密加工：数控系统，公差小，表面光滑。
  • 严格的质量控制：确保每一批产品的一致性和可靠性。
  • 端到端服务：从设计到最终组装，根据您的应用量身定制。

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