Nitreto de boro: uma força emergente no campo de revestimento

Base de propriedade do nitreto de boro

Alta dureza e resistência ao desgaste

O nitreto de boro cúbico tem uma dureza em segundo lugar apenas para o diamante, com uma dureza de Vickers atingindo 5000 - 8000 hv. Essa característica permite a camada de filme formada incorporando o C-BN no revestimento para resistir efetivamente ao atrito e desgaste externos. No campo do revestimento da ferramenta, quando uma superfície da ferramenta é revestida com uma camada contendo C-BN, durante o corte de alta velocidade de materiais metálicos, o revestimento pode reduzir significativamente o coeficiente de atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho, minimizar o desgaste da ferramenta e estender bastante a vida útil da ferramenta e melhorar a eficiência de corte. Por exemplo, ao usinar os materiais de alia de alta endurecimento, as ferramentas comuns podem sofrer um desgaste grave em pouco tempo, enquanto as ferramentas revestidas com C-BN podem manter uma aresta de corte nítida, permitindo a usinagem contínua e estável e melhorar significativamente a precisão da usinagem e a qualidade da superfície.

Estabilidade química

O nitreto de boro hexagonal exibe excelente estabilidade química e dificilmente reage com metais fundidos. No processo de revestimento a vácuo, o barco de evaporação, como um núcleo consumível, precisa operar de forma estável em altas temperaturas (＞ 1500 graus), em derretimentos de metal altamente corrosivos (como alumínio e cobre) e em um ambiente de alto vacote. Os barcos tradicionais de evaporação de grafite são vulneráveis ​​à erosão por metais fundidos e têm uma vida útil curta. Por outro lado, os materiais cerâmicos baseados em H-Bn se tornaram uma alternativa ideal devido à sua estabilidade química. Os barcos de evaporação H-BN podem impedir a corrosão do corpo do barco, evitar a contaminação do revestimento causada pela corrosão do corpo do barco e garantir a estabilidade do processo de revestimento e a confiabilidade da qualidade do revestimento.

Alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica

O nitreto de boro tem uma alta condutividade térmica no plano. Por exemplo, o pó H-BN pode formar uma excelente rede de condução térmica orientada horizontalmente durante a preparação de barcos de evaporação, com uma condutividade térmica no plano ＞ 250 W\/(M · K). Enquanto isso, seu coeficiente de expansão térmica é extremamente baixo. Durante o processo de revestimento, especialmente em alguns processos que envolvem ciclos rápidos de aquecimento e resfriamento, o material de revestimento precisa suportar mudanças drásticas de temperatura. A alta condutividade térmica e as baixas propriedades de expansão térmica do nitreto de boro garantem a distribuição uniforme de calor, suporta efetivamente os choques de aquecimento rápido e resfriamento repetidos durante o processo de revestimento, impedem a rachadura de filmes e mantêm a integridade e a estabilidade do desempenho da camada de filme. Por exemplo, no processo de revestimento da fabricação de chips semicondutores, que possui requisitos extremamente altos para a estabilidade térmica da camada de filme, os revestimentos de nitreto de boro podem atender a esses requisitos rigorosos, fornecendo uma base estável e confiável para a fabricação de chips.

Aplicações de nitreto de boro em diferentes processos de revestimento

Deposição de vapor físico (PVD)

No processo de PVD, o nitreto de boro é frequentemente usado para preparar revestimentos rígidos. Tome o revestimento de íons multi-arco como exemplo. A fonte de evaporação do metal serve como cátodo e, através da descarga do arco, entre ele e a concha do ânodo, o material alvo evapora e ioniza para formar um plasma espacial para depositar o revestimento na peça de trabalho. Quando um alvo de nitreto de boro é usado, o revestimento de nitreto de boro depositado tem densidade e adesão extremamente alta. Este revestimento tem uma alta dureza, mais de três vezes a do aço e pode até atingir mais de 5000hv; É bom e liso, com um coeficiente de atrito baixo com aço; Não adere facilmente aos metais, impedindo o acúmulo de chips e melhorando a qualidade da superfície das peças usinadas; Ele também possui boa resistência, resistência ao impacto e resistência à colisão e pode ser aplicada a moldes de fundição, moldes de estampagem, etc. Por exemplo, na fabricação de peças automotivas, após revestir alguns moldes com nitreto de boro, a resistência ao desgaste do molde é significativamente aprimorada, a qualidade da superfície e a qualidade da produção e a manutenção da produção é uma coisa reduzida.

Deposição de vapor químico (CVD)

O método CVD tem vantagens únicas na preparação de filmes finos de nitreto de boro, como um simples processo de preparação, filmes de alta qualidade e grandes áreas de crescimento. Ao preparar filmes finos para proteção de corrosão da superfície de metal, os filmes finos de nitreto de boro preparados por CVD podem ser usados ​​diretamente para proteção contra corrosão de metal. O H-BN, semelhante à estrutura da rede plana da grafite, é comumente conhecido como "grafeno branco" e possui excelentes propriedades, como bom isolamento, alta estabilidade térmica e forte estabilidade química. Um nitreto de boro sem defeitos de camada única tem um excelente desempenho de blindagem, que pode bloquear fatores de corrosão, como oxigênio e moléculas de água, de atingir a superfície do substrato metálico e inibir a transferência de elétrons, reduzindo assim a possibilidade de corrosão galvânica do metal base. No entanto, os filmes finos de nitreto de boro preparados por CVD inevitavelmente têm limites e defeitos de grãos. Ao combinar com a deposição da camada atômica, as partículas de óxido de metal podem ser distribuídas uniformemente nas vagas, limites de grãos e defeitos enrugados da camada de filme de nitreto de boro e na superfície para formar um filme composto de nitreto de boro, o que pode melhorar significativamente a resistência à corrosão dos metais e alcançar a proteção ao longo prazo do metal-metal.

Casos de aplicação e efeitos

Caso de aplicação de revestimento de ferramentas

Uma empresa de fabricação de ferramentas aplicou a tecnologia de revestimento C-BN aos seus produtos de moagem. Durante o teste de moagem de aço de liga de alta resistência, o cortador de moagem comum não revestido mostrou desgaste óbvio da borda após a usinagem de 100 peças de trabalho, resultando em uma diminuição na precisão da usinagem e um aumento na rugosidade da superfície da peça. Por outro lado, o cortador de moagem revestido com C-BN exibiu um desgaste mínimo após a usinagem do mesmo número de peças de trabalho, e sua aresta de corte permaneceu nítida, permitindo a usinagem contínua e estável de alta precisão. Outros testes mostraram que a vida útil do cortador de moagem revestida com C-BN foi mais de cinco vezes a do cortador de moagem comum, reduzindo significativamente os custos de substituição de ferramentas, melhorando a eficiência da usinagem e trazendo notáveis ​​benefícios econômicos para a empresa.

Caso de aplicação de revestimento de proteção contra corrosão de metal

Uma empresa de fabricação de componentes aeroespaciais adotou a tecnologia de revestimento de filmes compostos de nitreto de boro para melhorar a resistência à corrosão dos componentes da liga de alumínio em ambientes complexos. Após o tratamento da superfície dos componentes da liga de alumínio, os filmes finos de H-BN foram depositados pelo método CVD e, em seguida, um filme uniforme de óxido de metal foi revestido nos filmes finos H-BN por deposição de camada atômica para formar um filme composto de nitreto de boro. Após vários testes simulados de ambiente, como testes de corrosão por pulverização de sal e testes de envelhecimento de calor úmido, os resultados mostraram que os componentes de liga de alumínio não revestidos mostraram manchas óbvias de corrosão após 24 horas em um ambiente de spray de sal, enquanto os componentes corrosões após o sepultor de nitreto de nitreto de Boron se restringiram a intimidade. A aplicação dessa tecnologia aprimora efetivamente a confiabilidade e a vida útil dos componentes aeroespaciais e garante a operação segura de aeronaves em ambientes complexos.

Base de propriedade do nitreto de boro

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Alta dureza e resistência ao desgaste

O nitreto de boro cúbico tem uma dureza em segundo lugar apenas para o diamante, com uma dureza de Vickers atingindo 5000 - 8000 hv. Essa característica permite a camada de filme formada incorporando o C-BN no revestimento para resistir efetivamente ao atrito e desgaste externos. No campo do revestimento da ferramenta, quando uma superfície da ferramenta é revestida com uma camada contendo C-BN, durante o corte de alta velocidade de materiais metálicos, o revestimento pode reduzir significativamente o coeficiente de atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho, minimizar o desgaste da ferramenta e estender bastante a vida útil da ferramenta e melhorar a eficiência de corte. Por exemplo, ao usinar os materiais de alia de alta endurecimento, as ferramentas comuns podem sofrer um desgaste grave em pouco tempo, enquanto as ferramentas revestidas com C-BN podem manter uma aresta de corte nítida, permitindo a usinagem contínua e estável e melhorar significativamente a precisão da usinagem e a qualidade da superfície.

Estabilidade química

O nitreto de boro hexagonal exibe excelente estabilidade química e dificilmente reage com metais fundidos. No processo de revestimento a vácuo, o barco de evaporação, como um núcleo consumível, precisa operar de forma estável em altas temperaturas (＞ 1500 graus), em derretimentos de metal altamente corrosivos (como alumínio e cobre) e em um ambiente de alto vacote. Os barcos tradicionais de evaporação de grafite são vulneráveis ​​à erosão por metais fundidos e têm uma vida útil curta. Por outro lado, os materiais cerâmicos baseados em H-Bn se tornaram uma alternativa ideal devido à sua estabilidade química. Os barcos de evaporação H-BN podem impedir a corrosão do corpo do barco, evitar a contaminação do revestimento causada pela corrosão do corpo do barco e garantir a estabilidade do processo de revestimento e a confiabilidade da qualidade do revestimento.

Alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica

O nitreto de boro tem uma alta condutividade térmica no plano. Por exemplo, o pó H-BN pode formar uma excelente rede de condução térmica orientada horizontalmente durante a preparação de barcos de evaporação, com uma condutividade térmica no plano ＞ 250 W\/(M · K). Enquanto isso, seu coeficiente de expansão térmica é extremamente baixo. Durante o processo de revestimento, especialmente em alguns processos que envolvem ciclos rápidos de aquecimento e resfriamento, o material de revestimento precisa suportar mudanças drásticas de temperatura. A alta condutividade térmica e as baixas propriedades de expansão térmica do nitreto de boro garantem a distribuição uniforme de calor, suporta efetivamente os choques de aquecimento rápido e resfriamento repetidos durante o processo de revestimento, impedem a rachadura de filmes e mantêm a integridade e a estabilidade do desempenho da camada de filme. Por exemplo, no processo de revestimento da fabricação de chips semicondutores, que possui requisitos extremamente altos para a estabilidade térmica da camada de filme, os revestimentos de nitreto de boro podem atender a esses requisitos rigorosos, fornecendo uma base estável e confiável para a fabricação de chips.

Aplicações de nitreto de boro em diferentes processos de revestimento

Deposição de vapor físico (PVD)

No processo de PVD, o nitreto de boro é frequentemente usado para preparar revestimentos rígidos. Tome o revestimento de íons multi-arco como exemplo. A fonte de evaporação do metal serve como cátodo e, através da descarga do arco, entre ele e a concha do ânodo, o material alvo evapora e ioniza para formar um plasma espacial para depositar o revestimento na peça de trabalho. Quando um alvo de nitreto de boro é usado, o revestimento de nitreto de boro depositado tem densidade e adesão extremamente alta. Este revestimento tem uma alta dureza, mais de três vezes a do aço e pode até atingir mais de 5000hv; É bom e liso, com um coeficiente de atrito baixo com aço; Não adere facilmente aos metais, impedindo o acúmulo de chips e melhorando a qualidade da superfície das peças usinadas; Ele também possui boa resistência, resistência ao impacto e resistência à colisão e pode ser aplicada a moldes de fundição, moldes de estampagem, etc. Por exemplo, na fabricação de peças automotivas, após revestir alguns moldes com nitreto de boro, a resistência ao desgaste do molde é significativamente aprimorada, a qualidade da superfície e a qualidade da produção e a manutenção da produção é uma coisa reduzida.

Deposição de vapor químico (CVD)

O método CVD tem vantagens únicas na preparação de filmes finos de nitreto de boro, como um simples processo de preparação, filmes de alta qualidade e grandes áreas de crescimento. Ao preparar filmes finos para proteção de corrosão da superfície de metal, os filmes finos de nitreto de boro preparados por CVD podem ser usados ​​diretamente para proteção contra corrosão de metal. O H-BN, semelhante à estrutura da rede plana da grafite, é comumente conhecido como "grafeno branco" e possui excelentes propriedades, como bom isolamento, alta estabilidade térmica e forte estabilidade química. Um nitreto de boro sem defeitos de camada única tem um excelente desempenho de blindagem, que pode bloquear fatores de corrosão, como oxigênio e moléculas de água, de atingir a superfície do substrato metálico e inibir a transferência de elétrons, reduzindo assim a possibilidade de corrosão galvânica do metal base. No entanto, os filmes finos de nitreto de boro preparados por CVD inevitavelmente têm limites e defeitos de grãos. Ao combinar com a deposição da camada atômica, as partículas de óxido de metal podem ser distribuídas uniformemente nas vagas, limites de grãos e defeitos enrugados da camada de filme de nitreto de boro e na superfície para formar um filme composto de nitreto de boro, o que pode melhorar significativamente a resistência à corrosão dos metais e alcançar a proteção ao longo prazo do metal-metal.

Casos de aplicação e efeitos

Caso de aplicação de revestimento de ferramentas

Uma empresa de fabricação de ferramentas aplicou a tecnologia de revestimento C-BN aos seus produtos de moagem. Durante o teste de moagem de aço de liga de alta resistência, o cortador de moagem comum não revestido mostrou desgaste óbvio da borda após a usinagem de 100 peças de trabalho, resultando em uma diminuição na precisão da usinagem e um aumento na rugosidade da superfície da peça. Por outro lado, o cortador de moagem revestido com C-BN exibiu um desgaste mínimo após a usinagem do mesmo número de peças de trabalho, e sua aresta de corte permaneceu nítida, permitindo a usinagem contínua e estável de alta precisão. Outros testes mostraram que a vida útil do cortador de moagem revestida com C-BN foi mais de cinco vezes a do cortador de moagem comum, reduzindo significativamente os custos de substituição de ferramentas, melhorando a eficiência da usinagem e trazendo notáveis ​​benefícios econômicos para a empresa.

Caso de aplicação de revestimento de proteção contra corrosão de metal

Uma empresa de fabricação de componentes aeroespaciais adotou a tecnologia de revestimento de filmes compostos de nitreto de boro para melhorar a resistência à corrosão dos componentes da liga de alumínio em ambientes complexos. Após o tratamento da superfície dos componentes da liga de alumínio, os filmes finos de H-BN foram depositados pelo método CVD e, em seguida, um filme uniforme de óxido de metal foi revestido nos filmes finos H-BN por deposição de camada atômica para formar um filme composto de nitreto de boro. Após vários testes simulados de ambiente, como testes de corrosão por pulverização de sal e testes de envelhecimento de calor úmido, os resultados mostraram que os componentes de liga de alumínio não revestidos mostraram manchas óbvias de corrosão após 24 horas em um ambiente de spray de sal, enquanto os componentes corrosões após o sepultor de nitreto de nitreto de Boron se restringiram a intimidade. A aplicação dessa tecnologia aprimora efetivamente a confiabilidade e a vida útil dos componentes aeroespaciais e garante a operação segura de aeronaves em ambientes complexos.

A Shengyang New Material Co., Ltd. está comprometida com a produção de produtos processados ​​por nitreto de boro e nitreto de boro e pode personalizar várias peças de cerâmica isolante de nitreto de boro de acordo com as necessidades dos clientes. Entre em contato conosco, se necessário.
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