氮化硼坩堝-Boron Nitride Crucible

氮化硼坩堝-Boron Nitride Crucible

氮化硼坩堝又可稱為BN坩堝。
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氮化硼(Boron Nitride)俗稱白石墨(white graphite),其特性與石墨相似,但外觀及質地為白色。BN有三種結晶構造:六方氮化硼 (HBN),密排六方氮化硼(WBN)和立方氮化硼(CBN)。六方氮化硼屬共價鍵化合物,它沒有熔點,到2700℃會直接昇華。

HBN在常壓是穩定相,WBN和CBN則是高壓穩定相。BN製品一般採用熱壓成形。其在氬氣或氮氣這類惰性氣體中,使用最高溫度為2800℃;在氧氣中的穩定度較差,只能使用在900℃以下,可用來當作燒結氮化鋁基板(AlN substrate)的乘載板。

氮化硼的熱膨脹係數與石英(quartz)相當,熱導率卻為石英的10倍,因此抗熱震
*1性優良,在20~1200℃循環數次也不會破裂。它與酸、鹼、玻璃及大多數金屬不起反應,機械強度低,只比石墨略高,但在高溫下不會有負載軟化現象,可用一般金屬加工機台加工,因此可以用作熔煉、蒸發金屬的坩鍋、器皿、液態金屬輸送管及鑄鋼用的模具。

 

氮化硼是熱的導體,也是電絕緣體,因此可用於製作各種加熱器之絕緣材料或玻璃治具,加熱管管套與高溫、高頻、高壓散熱材料;在電子工業中,可製三五族半導體砷化鎵,磷化鎵,磷化銦的坩鍋。它有很好的熱衝擊特性、耐腐蝕、潤滑性、高溫絕緣性及高溫不反應性等優點。陶瓷燒結用的氮化硼坩堝,多是採用熱壓燒結製成的,價格相比其它坩堝昂貴。


 

註1: 所謂的「熱震」又可稱為熱衝擊,指的是因為溫度的迅速改變所導致的破裂。玻璃與陶器等物質因為低韌性、較差的熱傳導能力以及較高的熱膨脹係數,更容易受到熱震的影響,降低其效能。

熱震的發生,是因為物體具有較大的溫度梯度(每個部分溫差較大),造成物體的不同部位膨脹程度不同,造成物體內部的應力或緊張,在某些特定的位置,這些應力超過物體本身的強度,熱震於是發生。如果物體無法阻止破壞的擴散,終將導致物體破裂與結構的損壞。