氮化硼陶瓷零件及加工

产品概述

氮化硼是一种以BN为基础的功能性先进陶瓷。六方氮化硼具有与石墨相似的层状晶体结构，常被称为“白色石墨”。它兼具高温润滑性、电绝缘性、导热性、抗热震性和化学惰性。在适当的惰性气氛下，特定类型的BN可在高达2800℃的超高温条件下保持稳定。与大多数工程陶瓷不同，可加工的氮化硼牌号可用常规硬质合金刀具进行车削、铣削、钻孔、刨削或锯切。

凌宇供应六方h-BN、热解PBN及立方c-BN等材料体系，并生产高温绝缘子、坩埚、喷嘴等氮化硼陶瓷零部件。氮化硼陶瓷的加工工艺可在无需每道工序后单独烧结的情况下，制造出结构复杂的中小批量零件；不过，牌号选择、晶粒取向、边缘强度、公差以及表面状态仍需经过精心设计。

类别：

陶瓷材料

关键词：

凌宇精密陶瓷

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关键性能优势

高温润滑性和可加工性

h-BN的层间结合较弱，使其摩擦系数约为0.1–0.2，并在高达约1,000℃的温度下表现出良好的固体润滑性能。由于其莫氏硬度接近2，可加工牌号可用常规硬质合金刀具进行切削加工。这使得氮化硼陶瓷的机械加工在原型制造、复杂型面、孔加工以及短批量生产等领域具有实际应用价值。

高导热性能的电气绝缘材料

BN兼具约30–40 kV/mm的介电强度与30–60 W/m·K左右的热导率；有文献报道，部分热解型牌号的热导率甚至可超过200 W/m·K。在1,000°C下，其体积电阻率仍可保持在10⁶ Ω·cm以上。因此，氮化硼绝缘材料能够在电气上隔离器件的同时，将热量有效传导并移出界面。

热冲击与高温性能

热膨胀系数约为1–2×10⁻⁶/°C，使氮化硼具有优异的抗热震性能。文献指出，在其测试条件下，从1,500°C快速冷却至室温而未出现开裂。其使用温度上限因牌号和气氛而异：在惰性或还原性气氛中约为2,000–2,800°C，而在氧化性气氛中则为900–1,000°C。

化学惰性和不润湿行为

氮化硼在室温下对多种酸、碱及有机溶剂均具有良好的化学稳定性，且不易被铝、铜、锌以及钢等多种熔融金属润湿。这些优异的性能使其在用于盛装或引导高纯度熔体的坩埚、舟皿、断环及其他氮化硼陶瓷部件中得到广泛应用。

低介电常数与波传输

由于介电常数约为4–5且介电损耗较低，部分牌号的氮化硼能够透射微波与红外能量。这使其适用于需同时耐受高温或腐蚀性环境的微波窗、红外窗以及雷达罩等部件。

主要产品范围

氮化硼绝缘体与结构件

氮化硼绝缘材料可制成绝缘支柱、热电偶保护管、炉衬、隔热屏或支撑件。这些部件兼具耐温性、电气绝缘性、抗热震性和良好的机械加工性能，适用于真空炉、可控气氛炉、扩散炉及其他高温炉。

坩埚与舟船

用于高纯金属熔炼的坩埚、蒸发舟、石英熔炼坩埚以及化合物半导体生长坩埚，既具有优异的抗润湿性和抗污染性，又保持良好的可加工性。其应用领域包括真空镀膜、分子束外延、晶体生长以及贵金属熔炼等。

喷嘴与释放组件

非晶带材喷嘴、高温气体喷嘴、玻璃成型工具以及连铸用断钢环，均利用了氮化硼的耐热性、不润湿性、润滑性和抗热震性。

电子与复合材料部件

热管理基板、晶体管基座、微波窗口、氮化硼—氮化硅及氮化硼—氮化铝复合材料，以及导热绝缘填料，广泛应用于功率半导体、通信和车载电子等领域。其选型需综合考虑导热性能、介电特性、力学强度、工作环境以及加工工艺等要求。

典型技术性能

属性	六方氮化硼（h-BN）	热解氮化硼（PBN）	立方氮化硼（c-BN）
密度（g/cm³）	1.8–2.1	2.1–2.2	3.45–3.5
莫氏硬度	2	2–2.5	9.8–10
抗弯强度（MPa）	30–80	80–150	500–800
抗压强度（MPa）	100–300	300–500	3,000–5,000
最高使用温度（℃）	900 氧化性 / 2,000 惰性	1,000 氧化性 / 2,800 惰性	1,200 氧化性
热膨胀系数（10⁻⁶/°C）	1–2	0.5–1.5	3–4
热导率（W/m·K）	30–60	100–200	50–100
介电强度（kV/mm）	30–40	40–60	—
介电常数（1 MHz）	4–5	3.5–4.5	—
体积电阻率（Ω·cm）	10¹⁴–10¹⁶	10¹⁵–10¹⁷	10¹⁰–10¹²