氮化硼的生产工艺与特点

氮化硼是一种由相同数量的氮原子（N）和硼原子（B）组成的二元化合物，其实验式是BN。氮化硼和碳是等电子的，并和碳一样，氮化硼有多种同质异形体，其中六方氮化硼（α-BN）结构则类似于石墨，是一种十分实用的润滑剂，立方氮化硼（β-BN）结构类似于钻石，硬度仅低于金刚石，但耐高温性优于金刚石。

氮化硼的生产工艺与特点

氮化硼具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。

氮化硼将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。

氮化硼耐腐蚀，电绝缘性很好，比电阻大于10-6 Ω．cm；压缩强度为170MPa；在c轴方向上的热膨胀系数为41×10-6/℃ 而在d轴方向上为－2．3×10-6 ；在氧化气氛下最高使用温度为900℃，而在非活性还原气氛下可达2800℃，但在常温下润滑性能较差，故常与氟化石墨、石墨与二硫化钼混合用作高温润滑剂，将氮化硼粉末分散在油中或水中可以作为拉丝或压制成形的润滑剂，也可用作高温炉滑动零件的润滑剂，氮化硼的烧结体可用作具有自润滑性能的轴承、滑动零件的材料。

氮化硼制品热压烧结

氮化硼制品的生产有冷压烧结法和热压烧结法，下面是热压烧结法的介绍。

将超细氮化硼粉末与少量添加剂混合，先在等静压压力100~150 MPa下预压，再破碎成小于0.5mm的材料，装入石墨模具，在碳管加热热压炉中加热加压，最高温度为16001900℃，压力为2025 MPa，保温时间为几分钟。冷却后，它将被加工。

这里应该指出，b2O3的存在对产物的性能有很大的影响。B2O3不存在，产品难以获得。

密度高，耐水性好，但在B2O3的存在下，产品易于密实，但对水的稳定性变差。因此，对于没有B2O3(难以热压烧结)的纯氮化硼材料，应添加适量的粘结剂，如B2O3、磷酸硼或CaO-B2O3-AI2O3等，以促进烧结而不影响产品的稳定性；对于B2O3含量较高的氮化硼粉末，应添加适当的稳定剂；或对压力B2O3热压氮化硼制品，采用真空高温处理或氩氮气氛高温处理，挥发B2O3。

氮化硼产品的性能和用途

氮化硼在N2或Ar气氛中热压制得的氮化硼的最高操作温度为2800℃，无明显的熔点，在0.1MPa和N2条件下在3000℃下升华。但氧化气氛稳定性差，使用温度只能在900℃以下。氮化硼制品具有膨胀系数低、导热系数高、抗热震稳定性好、绝缘性好等优点。氮化硼产品可用作高温热电偶保护管、金属熔炼器具、航天航行中的热屏蔽材料等。