เซรามิกบอรอนไนไตรด์ (BN) ความบริสุทธิ์สูง เป็นวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่มีความบริสุทธิ์เป็นพิเศษ (ปริมาณ BN ≥99.51%) มีคุณสมบัติโดดเด่นในด้านความเสถียรทางความร้อน ความเป็นฉนวนไฟฟ้า การหล่อลื่นตัวเอง และความเฉื่อยทางเคมี ผ่านการควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนอย่างเข้มงวด ทำให้ค่าการนำความร้อนและความน่าเชื่อถือในการเป็นฉนวนของวัสดุได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาวะการทำงานที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง สภาพแวดล้อมสุญญากาศสูง และบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง รวมถึงอุตสาหกรรมที่ต้องการความบริสุทธิ์สูง เช่น เซมิคอนดักเตอร์ อวกาศ และโลหะวิทยาขั้นสูง

เมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกบอรอนไนไตรด์แบบทั่วไป ชนิดที่มีความบริสุทธิ์สูงจะแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน และทางเคมีที่เหนือกว่า ช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลวที่เกิดจากสิ่งเจือปนได้อย่างมีนัยสำคัญ ยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนสำคัญ และรักษาการทำงานที่เสถียรภายใต้สภาวะที่รุนแรง

เซรามิกบอรอนไนไตรด์ความบริสุทธิ์สูงผลิตขึ้นโดยใช้ผงบอรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมความบริสุทธิ์สูงมากผ่านกระบวนการอัดร้อน เซรามิกบอรอนไนไตรด์ที่ผ่านการเผาแล้วมีความแข็งปานกลาง ทำให้สามารถกลึงด้วยความแม่นยำสูงผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การกลึง การกัด และการเจาะ

เซรามิกบอโรไนต์ไพโรไลติก (PBN) เป็นวัสดุบอโรไนต์หกเหลี่ยมที่มีความบริสุทธิ์สูง (≥99.991%) ผลิตผ่านกระบวนการเคลือบด้วยไอเคมี (CVD) วิธีการเคลือบที่เป็นเอกลักษณ์นี้ให้วัสดุที่ไม่มีตัวประสานและไม่มีสิ่งปนเปื้อน ซึ่งมีลักษณะโครงสร้างจุลภาคที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ ความบริสุทธิ์ที่ยอดเยี่ยม และคุณสมบัติทางกายภาพที่ไม่สมมาตรอย่างโดดเด่น

เมื่อเปรียบเทียบกับบอรอนไนไตรด์อัดร้อน (HPBN) PBN มีความบริสุทธิ์สูงกว่า ความแน่นหนาของก๊าซที่ดีกว่า และพื้นผิวที่หนาแน่นและเรียบเนียน สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ต้องการได้โดยตรงในระหว่างการเคลือบ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความสุญญากาศสูงมาก การแปรรูปวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูง และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ไวต่อการปนเปื้อน

เซรามิกบอรอนไนไตรด์แบบไพโรไลติกผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการเคลือบด้วยไอเคมี (CVD):

1. วัสดุตกตะกอน: โบรอนไตรคลอไรด์ (BCl₃) และแอมโมเนีย (NH₃)
2. เงื่อนไขกระบวนการ: ปฏิกิริยาดำเนินภายในแม่พิมพ์กราไฟต์ที่มีอุณหภูมิสูงที่ 1800–2000°C โดยมี BN เคลือบในรูปโมเลกุลบนผนังด้านในของแม่พิมพ์ ซึ่งจะค่อยๆ ก่อตัวเป็นโครงสร้างที่หนาแน่น
3. การขึ้นรูปโดยตรง: กระบวนการ CVD ช่วยให้สามารถทำการสะสมและขึ้นรูปตามรูปทรงของแม่พิมพ์ได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเผาผนึกหรือใช้สารยึดเกาะ ซึ่งช่วยป้องกันการปนเปื้อนทุติยภูมิ
4. การประมวลผลหลังการผลิต: ส่วนประกอบ PBN ส่วนใหญ่พร้อมใช้งานได้ทันที หากต้องการปรับแต่งเพิ่มเติม อาจดำเนินการกลึงความแม่นยำสูงหรือตกแต่งผิวชิ้นงาน

เซรามิกคอมโพสิตโบรอนไนไตรด์เป็นวัสดุเซรามิกวิศวกรรมประเภทหนึ่งที่มีโบรอนไนไตรด์ (BN) เป็นแมทริกซ์ เสริมความแข็งแรงหรือดัดแปลงด้วยสารประกอบเซรามิกหรือโลหะอื่นๆ เช่น ออกไซด์ของอะลูมิเนียม (Al₂O₃), ไนไตรด์ของอะลูมิเนียม (AlN), คาร์ไบด์ของซิลิคอน (SiC), ออกไซด์ของเซอร์โคเนียม (ZrO₂) และแก้วบอโรซิลิเกต วัตถุประสงค์ในการออกแบบของพวกเขาคือการเพิ่มประสิทธิภาพทางกลให้สูงขึ้นอย่างมาก, ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน, ความต้านทานต่อการสึกหรอ, และการนำความร้อน, ในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติการเป็นฉนวนความร้อนที่ยอดเยี่ยมของ BN, การหล่อลื่นตัวเอง, และความเฉื่อยทางเคมีไว้

เมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกบอรอนไนไตรด์บริสุทธิ์ วัสดุผสมบอรอนไนไตรด์แสดงคุณสมบัติความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ความหนาแน่น และความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ดีกว่า ซึ่งสามารถตอบสนองต่อสภาวะการทำงานที่ท้าทายของอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การโลหะวิทยา เซมิคอนดักเตอร์ การเคลือบผิวสุญญากาศ และอวกาศ

การเตรียมวัตถุดิบ: เลือกผง BN ความบริสุทธิ์สูงและผงเฟสเสริมแรง (เช่น Al₂O₃, AlN, SiC, ZrO₂) และผสมให้เข้ากันอย่างสม่ำเสมอตามอัตราส่วนที่กำหนดในสูตร

กระบวนการขึ้นรูป: วิธีการที่ใช้กันทั่วไปได้แก่ การอัดแห้ง การอัดแบบไอโซสแตติก และการหล่อแบบสไลป์ โดยการเลือกเทคนิคจะขึ้นอยู่กับระดับความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์

วิธีการเผาผนึก: การอัดร้อน (HP), การอัดร้อนแบบไอโซสแตติก (HIP) หรือการเผาผนึกแบบปฏิกิริยา; อุณหภูมิโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 1700–2000°C ในบรรยากาศไนโตรเจนหรือก๊าซเฉื่อย

การประมวลผลหลังการผลิต: การกลึงให้ได้รูปทรงสุดท้าย การเคลือบผิว (เช่น SiC, Al₂O₃) อาจถูกนำมาใช้ตามความจำเป็นเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอ