Gốm boron nitride (BN) tinh khiết cao là một loại vật liệu gốm tiên tiến có độ tinh khiết cực cao (hàm lượng BN ≥ 99,51 TP3T), sở hữu các đặc tính ưu việt như ổn định nhiệt, cách điện, tự bôi trơn và trơ về mặt hóa học. Bằng cách kiểm soát chặt chẽ hàm lượng tạp chất, độ dẫn nhiệt và độ tin cậy cách điện của vật liệu được cải thiện đáng kể, đặc biệt phù hợp với các điều kiện làm việc khắc nghiệt như nhiệt độ cao, chân không cao, ăn mòn mạnh, cũng như các ngành công nghiệp yêu cầu độ tinh khiết cao như bán dẫn, hàng không vũ trụ, luyện kim cao cấp, v.v.

So với gốm nitrua boron truyền thống, gốm nitrua boron có độ tinh khiết cao có tính ổn định điện, nhiệt và hóa học vượt trội, giảm đáng kể nguy cơ hỏng hóc do tạp chất, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận quan trọng và duy trì hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt.

Gốm nitrua boron có độ tinh khiết cao được sản xuất từ bột nitrua boron lục giác có độ tinh khiết cực cao thông qua quá trình ép nóng. Sau khi nung kết, gốm nitrua boron có độ cứng vừa phải, có thể gia công chính xác bằng các phương pháp như tiện, phay, khoan, v.v.

Gốm boron nitride nhiệt phân (PBN) là vật liệu boron nitride lục giác có độ tinh khiết cao (≥99,99%) được chế tạo bằng công nghệ lắng đọng hóa học từ khí (CVD). Phương pháp lắng đọng độc đáo này cho phép tạo ra vật liệu không chứa chất kết dính và tạp chất, có cấu trúc vi mô dày đặc và đồng nhất, độ tinh khiết vượt trội và tính chất dị hướng xuất sắc.

So với boron nitride ép nhiệt (HPBN), PBN có độ tinh khiết cao hơn, khả năng chống thấm khí xuất sắc và bề mặt dày đặc, mịn màng. Nó có thể được định hình trực tiếp thành hình dạng mong muốn trong quá trình lắng đọng, đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng trong môi trường chân không cực cao, gia công vật liệu có độ tinh khiết cao và sản xuất bán dẫn nhạy cảm với ô nhiễm.

Gốm nitrua bo nhiệt phân được sản xuất bằng công nghệ lắng đọng hóa học từ pha khí (CVD):

1. Vật liệu lắng đọng: Boron trichloride (BCl₃) và amoniac (NH₃)
2. Điều kiện công nghệ: Phản ứng diễn ra trong khuôn graphite ở nhiệt độ cao từ 1800 đến 2000°C. BN được lắng đọng dưới dạng phân tử trên bề mặt trong của khuôn, từ đó dần hình thành cấu trúc đặc chắc.
3. Đúc trực tiếp: Công nghệ CVD có thể đúc trực tiếp theo hình dạng khuôn mà không cần nung kết hay chất kết dính, từ đó ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp.
4. Xử lý sau: Hầu hết các bộ phận PBN có thể sử dụng ngay lập tức. Nếu cần điều chỉnh, có thể tiến hành gia công chính xác hoặc xử lý bề mặt.

Gốm composite nitrua bo là một loại vật liệu gốm kỹ thuật có nền là nitrua bo (BN), được gia cường hoặc cải tiến bằng các hợp chất gốm hoặc kim loại khác (ví dụ: oxit nhôm (Al₂O₃), nitrua nhôm (AlN), cacbua silic (SiC), oxit zirconi (ZrO₂) và thủy tinh oxit bo). Mục tiêu thiết kế là tăng cường đáng kể độ bền cơ học, khả năng chống oxy hóa, khả năng chống mài mòn và tính dẫn nhiệt, đồng thời duy trì tính cách nhiệt ở nhiệt độ cao, tính tự bôi trơn và tính trơ hóa học vượt trội của BN.

So với gốm BN thuần túy, hợp chất nitrua boron có độ bền nhiệt độ cao, mật độ và khả năng thích ứng với môi trường vượt trội, có thể đáp ứng các điều kiện hoạt động khắc nghiệt trong các ngành công nghiệp như luyện kim, bán dẫn, mạ chân không, hàng không vũ trụ, v.v.

Chuẩn bị nguyên liệu thô: Chọn bột BN có độ tinh khiết cao và bột pha tăng cường (như Al₂O₃, AlN, SiC, ZrO₂), trộn đều theo tỷ lệ công thức.

Quy trình định hình: Thường sử dụng ép khô, ép đẳng áp, ép bơm, lựa chọn phương pháp khác nhau tùy theo mức độ phức tạp của sản phẩm.

Phương pháp nung kết: Ép nhiệt (HP), Ép nhiệt đồng nhất (HIP) hoặc Nung kết phản ứng; nhiệt độ thường nằm trong khoảng 1700–2000°C trong môi trường nitơ hoặc khí trơ.

Xử lý sau: Gia công đến hình dạng cuối cùng. Có thể thêm lớp phủ bề mặt (ví dụ: SiC, Al₂O₃) theo yêu cầu để tăng cường khả năng chống oxy hóa và mài mòn.