Maßgeschneiderter Bornitrid-Stab aus BN-Keramik

der Kernvorteil von Bornitrid-Stäben liegt in ihren einzigartigen Fähigkeiten zum Wärmemanagement. Sie weisen nicht nur eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auf (normalerweise im Bereich von 30–60 W/m·K, bei einigen orientierten Materialien sogar noch höher), sondern können Wärme aus dem Wärmequellenbereich auch schnell ableiten und verteilen, wodurch die Überhitzung und damit verbundene Ausfälle elektronischer oder hochtemperaturbelasteter Geräte vermieden werden; gleichzeitig ist es zudem ein ausgezeichneter elektrischer Isolator, der auch bei hohen Temperaturen eine gute Isolationsleistung beibehält. Diese seltene Kombination aus „hoher Wärmeleitfähigkeit“ und „hoher Isolation“ macht es zum bevorzugten Material zur Lösung des Konflikts zwischen Wärmeabfuhr und Isolation in elektronischen Hochleistungsdichtegeräten (wie IGBTs, Laser) sowie in Halbleiterfertigungsanlagen (wie elektrostatische Spannchucks, Heizplatten). Durch den Einsatz von Bornitrid-Stäben als Kühlhalterungen oder isolierende Wärmeübertragungselemente lassen sich die Leistungsdichte, Betriebsstabilität und Lebensdauer der Geräte erheblich verbessern

2. Bornitrid-Stäbe können in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre bei ultrahohen Temperaturen über 1800 °C langfristig stabil arbeiten und halten auch dauerhaften Temperaturen von etwa 1200 °C in der Luft stand (ihre Oxidationsbeginntemperatur liegt bei etwa 850 °C, aber nach Bildung eines dichten Boroxid-Films auf der Oberfläche bieten sie kurzfristigen Schutz). Noch wichtiger ist, dass ihr Wärmeausdehnungskoeffizient äußerst niedrig und isotrop ist, was ihnen eine beispiellose Beständigkeit gegen thermische Schocks verleiht. Egal ob schnelle Abkühlung aus einer Hochtemperaturumgebung oder instantane Hochtemperaturerwärmung – Bornitrid-Stäbe können effektiv dem enormen thermischen Stress durch Temperaturgradienten widerstehen und Rissbildung oder Abblättern verhindern. Diese Eigenschaft macht sie äußerst zuverlässig und langlebig, wenn sie als Tiegel, Stütze oder Kanal in Prozessen eingesetzt werden, die häufige Temperaturschwankungen erfordern, wie z. B. Metallschmelzen, Kristallzüchtung und Pulversintern
3. Aufgrund ihrer sechseckigen, schichtartigen Kristallstruktur, die der von Graphit ähnelt, weisen Bornitrid-Stäbe einen äußerst geringen Reibungskoeffizienten (normalerweise zwischen 0,2 und 0,4) auf, wodurch sie ein hervorragendes festes Schmiermaterial darstellen. Diese selbstschmierende Eigenschaft ermöglicht eine gute Leistung unter extremen Betriebsbedingungen wie hohe Temperaturen, hohe Lasten, Vakuum oder Situationen, in denen flüssige Schmierstoffe nicht verwendet werden können (z. B. Lager, Führungsschienen und Dichtungsringe in Hochtemperaturöfen), wodurch Verschleiß effektiv reduziert und der Betriebswiderstand gesenkt wird. Gleichzeitig weist Bornitrid eine außerordentlich hohe chemische Inertheit auf und besitzt eine hervorragende Beständigkeit gegenüber den meisten geschmolzenen Metallen (wie Aluminium, Kupfer, flüssigem Stahl), Schmelzsalzen, Glas schmelzen sowie starken Säuren und Basen, wodurch chemische Reaktionen oder Korrosion weitgehend vermieden werden. Dadurch kann Bornitrid über einen langen Zeitraum hinweg strukturelle Integrität und funktionale Stabilität bewahren, wenn es als Bauteil im Kontakt mit Schmelzen in Branchen wie Metallurgie, chemischer Industrie und Glasproduktion eingesetzt wird, beispielsweise als Gießöffnungen, Thermoelement-Schutzrohre und Rührwerke.

4. Im Gegensatz zu vielen Hochleistungskeramiken, die schwer zu bearbeiten sind, wie beispielsweise Aluminiumoxid und Siliciumkarbid, sind Bornitrid-Stäbe relativ weich mit einer Mohshärte von nur etwa 2. Sie können direkt mit Standard-Hartmetall- oder Diamantwerkzeugen durch Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Fräsen, Bohren, Hobeln und Schleifen präzise bearbeitet werden, ohne dass aufwendige und zeitraubende Nachsinterprozesse erforderlich sind. Diese Eigenschaft vereinfacht den Fertigungsprozess erheblich, senkt die Produktionskosten und verkürzt die Produktionszyklen und eignet sich besonders gut für die Herstellung von Kleinserien, vielfältigen Varianten sowie komplex geformten, unregelmäßigen Bauteilen. Ingenieure können Bornitrid-Stäbe flexibel entsprechend spezifischer Anforderungen in Präzisionsteile unterschiedlicher Größe und Form bearbeiten, wie beispielsweise dünnwandige Rohre, komplexe Vorrichtungen, Gewindeelemente usw., um maßgeschneiderte Anforderungen in verschiedenen Anwendungsbereichen – von der Halbleiterfertigung bis hin zu wissenschaftlichen Experimenten – zu erfüllen.

5. Der Anwendungsbereich von Bornitrid-Stäben erstreckt sich auf mehrere Hochtechnologiebereiche. In der Halbleiterindustrie ist es ein Schlüsselmaterial für die Herstellung von Tiegeln zur Züchtung von Verbindungshalbleiterkristallen wie GaAs und GaN sowie für Heizelemente in Systemen der Molekularstrahlepitaxie (MBE). Im Bereich der Hochtemperatur-Industrieöfen wird es aufgrund seiner nicht haftenden Eigenschaft, der hohen Temperaturbeständigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen thermische Schocks als Sinterhalterung, Schubplatte und Führungsschiene eingesetzt. In der Vakuumtechnik kann es als Isolations- und Tragkomponente für die Heizzone von Hochtemperatur-Vakuumöfen dienen. In den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Kernenergie wird es für strukturelle Bauteile und neutronenabsorbierende Teile verwendet, die extremen Temperaturen widerstehen. Darüber hinaus sind Bornitrid-Stäbe aufgrund ihrer umfassenden Leistungsvorteile zu einem unverzichtbaren Schlüsselmaterial in wissenschaftlichen Forschungsgeräten, spezieller Metallurgie und Formwerkzeugen für hochleistungsfähige Verbundmaterialien geworden und bieten damit eine solide Materialgrundlage für die Entwicklung moderner industrieller Technologien.

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