虽然氮化硼的结构与石墨相似,但与石墨相比,氮化硼具有许多优异的物理化学性能:
1.稳定性
它不会润湿或作用于大多数金属熔体,如钢、不锈钢、铝、铁、锗、铋、硅、铜等。因此可用作坩埚、舟皿、液态金属输送管、火箭喷管、大功率器件底座、高温热电偶保护、熔化金属的管道、泵零件、铸钢用模具和高温电绝缘材料。
2.耐热性和耐腐蚀性
它可用于制造高温部件、火箭燃烧室衬里、航天器隔热罩、MHD发电机的耐腐蚀部件等。
3.隔热
广泛用于高压高频电弧和等离子电弧的绝缘体,各种加热器的绝缘体,加热管套管和高温、高频、高压绝缘散热元件,电炉的材料高频使用。
4.导热性
用作制备砷化镓、磷化镓、磷化铟的坩埚,半导体封装散热底板,移相器散热棒,行波管收集散热管,半导体P型扩散源,集成电极和微波窗口。
5.防护的
在原子反应堆中用作中子吸收材料和屏蔽材料。还可用作红外和微波偏振器、红外滤光片、激光仪器的光路、高压传输材料等。
6.润滑剂
它可用作自润滑轴承的部件。氮化硼的许多物理性质与石墨相似,因此被称为白石墨。与云母、滑石粉、硅酸盐、脂肪酸一起被称为白色固体润滑剂。氮化硼作为润滑剂,可以分散在耐热润滑脂、水或溶剂中;喷涂在摩擦表面,直至溶剂挥发形成干膜;作为耐高温自润滑复合材料填充在树脂、陶瓷和金属的表层。用于航天工程,氮化硼粉末也可以直接涂在导轨表面。氮化硼悬浮油为白色或黄色。因此不污染纺织机械中的纤维制品,可广泛用于合成纤维纺织机械的润滑。
7.添加剂
由氮化硼制成的氮化硼纤维是一种中等模量、高功能的无机合成工程材料,可广泛应用于化学工业、纺织工业、航空航天技术等领域。
氮化硼的应用
氮化硼有许多优异的性能:
1.高硬度的机械性能,显微维氏硬度约为5000 kg/mm2,仅次于金刚石,是超硬防护涂层的材料,也可用作刀具材料;
2、热性能优异,导热率高,热稳定性好,是良好的导热材料和耐热材料;
3.化学惰性好,高温抗氧化能力强(1300℃以下不易氧化,不易与黑色金属及其合金材料发生反应,可广泛用于钢铁制品的加工和磨削。还可以在相当高的温度下切割耐热钢、钛合金及其淬火钢。然而,金刚石不适合加工含铁材料。此外,它还可以作为一种优良的抗氧化保护涂层;
4.光谱透过率高,光谱宽度包括红外区、可见光区到紫外区,其高硬度使其成为光学元件良好的保护涂层,还可用作光学窗口材料和紫外发光二极管(发光波长可达215 nm),是一个到达紫外区的二极管发光器件;
5.良好的半导体特性。立方氮化硼的带隙为6.4 eV,既可以N掺杂,也可以P掺杂。它是一种优良的宽带隙材料,可用于制造高温、大功率、抗辐射的电子器件,而金刚石只能作为P型半导体掺杂。
6.优异的电学特性,表面具有负电子亲和力,是一种优异的场发射材料,可用于封装冷阴极电子场发射器件;
7.良好的绝缘性和化学稳定性。可作为其他III中的绝缘层。v化合物,如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)金属绝缘半导体(MIS)器件,以改善其高频特性。它还可以用作电绝缘层,以增加各种器件的稳定性,如场效应晶体管、薄膜电容器,以及用作金属绝缘半导体结构隧穿的绝缘层。