Bornitrid: Sinterplatte & Tiegel

Hochtemperaturstabilität

h-BN ist in inerter Atmosphäre bis zu 2000 °C temperaturbeständig und bleibt in oxidierender Umgebung bis zu 900 °C stabil.

Unterhalb von 1400°C wandelt sich c-BN nicht in h-BN um.

Thermische Eigenschaften

h-BN besitzt eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Aluminiumoxid (parallel zur c-Achse: 400 W/m·K, senkrecht zur c-Achse: 30 W/m·K);

Es weist einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf (h-BN: parallel zur c-Achse -2,7×10⁻⁶/°C, senkrecht zur c-Achse 38×10⁻⁶/°C).

Mechanische Eigenschaften

h-BN besitzt eine geringe Härte (Mohs-Härte ~2) und eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit; c-BN besitzt eine Härte, die nur von Diamanten übertroffen wird.

Aufgrund seines niedrigen Elastizitätsmoduls weist h-BN eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit auf.

Elektrische Eigenschaften

h-BN ist ein hochwertiger Isolator (spezifischer Widerstand > 10¹⁴ Ω·cm, Dielektrizitätskonstante ~ 4);

c-BN ist ein Halbleiter mit großer Bandlücke (Bandlückenbreite ~ 6,4 eV).

Chemische Inertheit

Es ist beständig gegen Korrosion durch geschmolzene Metalle (wie Aluminium und Kupfer) und reagiert nicht mit Säuren/Basen (mit Ausnahme von konzentrierter Schwefelsäure und geschmolzenen Laugen).

Elektronik- und Halbleiterfertigung

Thermisches Substrat: h-BN-Keramiken werden als isolierende Kühlkörper für Hochleistungs-LEDs und HF-Bauelemente verwendet.

Halbleiterbauelemente: PBN-Tiegel werden für das Wachstum von GaAs- und GaN-Einkristallen verwendet.

Materialien für Mikrowellenfenster: h-BN bietet hervorragende Transmissionseigenschaften und wird in Radar- und Plasmaanlagen eingesetzt.

Hochtemperaturmetallurgie

Stranggießen: h-BN dient als Trennring, um ein Zusammenkleben der Stahlteile zu verhindern;

Thermoelement-Schutzrohr: Beständig gegen Korrosion durch geschmolzenes Aluminium und Magnesium.

Mechanische Werkzeuge

Schmierstoffe: h-BN-Pulver wird zur Schmierung von Hochtemperatur-Zahnrädern und -Lagern verwendet (als Ersatz für Graphit in oxidativen Umgebungen);

Ultraharte Werkzeuge: c-BN-Werkzeuge bearbeiten gehärteten Stahl und Gusseisen (mit einer zehnmal längeren Lebensdauer als Hartmetallwerkzeuge).

Kernenergie und Luft- und Raumfahrt

Neutronenabsorptionsmaterialien: Das Bor-10-Isotop in h-BN wird zur nuklearen Abschirmung verwendet;

Thermischer Schutz für die Luft- und Raumfahrt: h-BN-Verbundwerkstoffe sind beständig gegen Hochtemperatur-Oxidation.