Bushing in Ceramica di Nitruro di Boro con Filettatura BN Parti Ceramiche

Dettagli del prodotto

Panoramica sui tubi in ceramica in nitruro di boro pirolitico (PBN)

1.1 Introduzione generale
Il tubo in ceramica in nitruro di boro pirolitico (PBN) è un cilindro cavo ad alte prestazioni in ceramica caratterizzato da spiccate proprietà anisotrope, elevatissima tenuta in vuoto ultraalto, eccellente isolamento ad alta tensione e conducibilità termica direzionale. Offre un controllo termico direzionale preciso, resistenza alle radiazioni e bassa emissione di gas ed è ampiamente utilizzato in apparecchiature per vuoto ultraalto, settore dei semiconduttori e test di precisione ad alta temperatura, costituendo una ceramica avanzata insostituibile, diversa dall’ossido di alluminio, dall’AlN e dal nitruro di boro pressato a caldo.

1.2 Composizione chimica e microstruttura

• Ceramica monofase di nitruro di boro pura, struttura cristallina ad altissima purezza ottenuta mediante deposizione da vapore, con elementi impuri minimi.
  
• Struttura reticolare esagonale stratificata distinta, che mostra una marcata anisotropia nelle prestazioni termiche e meccaniche tra le direzioni dell’asse a e dell’asse c.
  
• Densità apparente: 2,10–2,15 g/cm³ per i grezzi a piastra, 2,15–2,19 g/cm³ per i tubi da crogiolo; struttura densa priva di porosità trasmissività estremamente bassa dell'elio .
  

2. Processo di produzione

2.1 Preparazione del materiale grezzo per la deposizione da vapore

Una fonte di boro ad alta purezza e un gas vettore azotato vengono dosati con precisione, purificati per eliminare le impurità particellari e sottoposti a un rigoroso controllo del flusso gassoso per garantire una deposizione cristallina uniforme e una crescita stabile del reticolo stratificato.
Fase A: Reazione da vapore ad alta temperatura all'interno di un forno sigillato, con gradiente termico controllato.
Fase B: Deposizione stratificata lenta per formare strati esagonali di BN completi e uniformi.
Fase C: Formazione di un grezzo tubolare PBN integrato e compatto, privo di pori interni o microfessure.
Fase D: Temperatura rigorosamente costante curva per evitare deformazioni e tensioni interne durante la deposizione.

2.2 Taglio di precisione e lavorazione controllabile

Fase A: Formatura dello stampo dei grezzi tubolari cavi mediante apposito dispositivo progettato in autonomia, successivamente alla deposizione.
Fase B: Taglio programmato lento per eliminare le tensioni interne non uniformi all'interno dei corpi tubolari.
Fase C: I tubi raffreddati mantengono una forma circolare perfetta senza deformazioni prima della lavorazione successiva.
Trattamento di ricottura secondaria per rilasciare le tensioni residue da formatura, migliorare la tenacità del corpo tubolare ed evitare crepe durante la lavorazione meccanica di precisione.

2.3 Taglio del grezzo e formatura del materiale di scorta
Taglio con sega del grezzo sinterizzato in PBN in semilavorati tubolari standard; rettifica delle superfici interna ed esterna del tubo per ottenere tolleranze dimensionali uniformi, necessarie per i tubi di ispezione commerciale finalizzati al rilevamento di difetti interni; il trattamento di ricottura elimina le tensioni residue superficiali; i grezzi difettosi vengono scartati mediante ispezione visiva. Questi semilavorati tubolari sono materiale grezzo forniti ai produttori di componenti.

3. Profilo prestazionale principale (caratteristica distintiva)

3.1 Prestazioni termiche anisotrope distinte

• Conducibilità termica direzionale : 60 W/m·K lungo l'asse a e soltanto 2,60 W/m·K lungo l'asse c a 200 °C, consentendo una conduzione termica unidirezionale e un isolamento termico verticale per applicazioni che richiedono un controllo preciso della temperatura.
  
• Servizio stabile a lungo termine in condizioni di cicli alternati di caldo e freddo, eccellente resistenza agli shock termici resistenza senza crepe o deformazioni.
  
• Trasmissibilità dell’elio estremamente bassa, pari a 1×10⁻¹⁰ cm³/s, perfetta compatibilità con camere a ultra-alto vuoto (UHV).
  

3.2 Eccellente isolamento elettrico

• Resistività volumetrica pari a 3,11×10¹¹ Ω·cm, garantisce un’isolazione stabile su ampie gamme di temperatura e frequenza.
  
• Costante dielettrica estremamente elevata e rigidità dielettrica fino a 56 kV/mm a temperatura ambiente, isolamento affidabile anche in condizioni di ultra-alta tensione di lavoro.
  
• Proprietà isolanti stabili sotto irraggiamento ad alta frequenza continuo, nettamente superiori a quelle delle materie plastiche polimeriche, che si degradano rapidamente ad alte temperature e sotto irraggiamento.
  

3.3 Compatibilità chimica e sotto vuoto

• Inerte rispetto alla maggior parte degli acidi , delle basi, dei solventi organici e degli oli; subisce una leggera corrosione solo da acido fluoridrico e da metalli alcalini fusi fortemente basici.
  
• Nessuna emissione di gas in condizioni di ultra-alto vuoto, non inquinante per gli ambienti di lavorazione di wafer semiconduttori e componenti ottici.
  
• Eccellente stabilità sotto irraggiamento (raggi X, raggi gamma e particelle), adatto per dispositivi di precisione nel settore dell’energia nucleare e aerospaziale.
  

3.4 Prestazioni meccaniche e di sicurezza

• Resistenza meccanica anisotropa: resistenza a flessione 243,63 N/mm² (forza parallela all’asse c), 197,76 N/mm² (forza perpendicolare all’asse c), lavorabilità flessibile per profili tubolari complessi.
  
• Durezza micro-Vickers Knoop 691,88 N/mm² , durezza moderata che consente taglio, foratura e tornitura agevoli senza usura eccessiva degli utensili.
  
• Materiale inorganico non tossico, privo di organici volatili, sicuro per apparecchiature destinate ai settori elettronico, medico e nucleare.
  
• Struttura della parete tubolare densa e continua, lunga durata operativa sotto flusso continuo di fluidi o gas in forni a vuoto.

4. Principali limitazioni

• Non adatto per impiego prolungato in ambienti contenenti metalli alcalini fusi, con lieve corrosione superficiale che può verificarsi.
  
• La conducibilità termica differisce in modo marcato tra due direzioni cristalline; la progettazione orientata deve essere mantenuta nei disegni degli attrezzi.
  
• Materiale superiore costo rispetto a nitruro di boro sinterizzato a caldo, non è la prima scelta per componenti isolanti ad alta temperatura di uso comune a basso costo.
  

5. Principali applicazioni industriali
5.1 Vuoto e settore dei semiconduttori
Guaine di isolamento per camere UHV, barriere termiche direzionali per il riscaldamento dei wafer, tubi isolanti per apparecchiature a fascio elettronico, rivestimenti per crogioli utilizzati nella deposizione di film semiconduttori.
5.2 Aerospaziale e prove di radiazione
Guaine di isolamento termico di precisione per satelliti, supporti strutturali schermanti contro le radiazioni spaziali, tubi isolanti ad alta tensione per acceleratori di particelle.
5.3 Elettronica di precisione ad alta tensione
Guaine di isolamento per bobine a radiofrequenza, rivestimenti isolanti per alimentatori ad alta frequenza, tubi di controllo termico per cavità risonanti laser.
5.4 Ottica e strumenti di precisione
Guaine riscaldanti per basi ottiche, componenti interni di isolamento per microscopi elettronici, tubi per attrezzature di fissaggio a temperatura controllata per apparecchiature di metrologia di precisione.
5.5 Settore medico e nucleare
Stampi per test di schermatura contro le radiazioni, manicotti di posizionamento per laboratorio non contaminanti, tubi isolanti a bassa perdita per protezione dalle radiazioni nei reattori nucleari.

6. Posizionamento dei materiali
Il tubo in ceramica di boronitruro pirolitico (PBN) colma il divario prestazionale tra il normale BN pressato a caldo e le ceramiche di nitruro di alluminio. Offre tenuta ultra-alta nel vuoto , controllo termico anisotropo e resistenza superiore alle radiazioni. Rispetto al BN pressato a caldo, il PBN presenta permeabilità all’aria pari a zero e una rigidità dielettrica molto più elevata; rispetto all’AlN, il PBN consente l’isolamento termico unidirezionale mantenendo intatta la stabilità dielettrica ad alta frequenza. È il materiale tubolare cavo ad alte prestazioni preferito per componenti di precisione personalizzati che operano in condizioni di ultra-alto vuoto, forte irraggiamento e gradienti termici precisi.

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