热解氮化硼与热压氮化硼性能差异
氮化硼是一种众所周知的先进陶瓷材料，具有六种晶相，最常见的是立方氮化硼（c-BN）和六方氮化硼（h-BN）。其中c-BN与金刚石类似，主要用于切削工具，而h-BN因其层状结构和类似石墨的晶格参数而被称为白石墨，具有优异的导热性和绝缘性，使其成为切削工具的理想材料。最有价值的晶相。
然而，即使在六方晶系的氮化硼中，根据不同的制备技术也存在明显的变化。一类是通过无压烧结、热压烧结、热等静压烧结等高温烧结工艺生产的氮化硼陶瓷。热压烧结通常被认为是一种理想的烧结方法，所生产的陶瓷密度高、强度高，生产工艺成熟，因而得到广泛的应用。另一种变化是热解氮化硼 (PBN)，采用化学气相沉积 (CVD) 技术制备。让我们通过关注热压氮化硼和热解氮化硼来比较这两者。
1.热压氮化硼
热压氮化硼是采用热压烧结技术制成的陶瓷材料。具体的制备过程包括将干燥的粉末放入专门设计的石墨模具中。然后对模具施加单轴或双轴压力，同时在一定温度范围内加热，以促进成型和烧结。这种同时加热和加压的方式破坏了h-BN的层状结构，促进了晶粒重排，并有效降低了烧结温度和时间。
热压氮化硼是一种优异的电绝缘体，具有出色的润滑性和高温稳定性。即使在极高的温度下，它也能保持其润滑和惰性特性。虽然其机械强度相对较低，但具有高热容量、优异的导热性、优异的介电强度和易于加工。在惰性气氛下，氮化硼可以承受超过2000℃的温度，是高温隔热的理想材料。
此外，热压氮化硼表现出各向异性特性。当原子排列垂直于压力方向时，会形成牢固的键，从而产生优异的强度、热性能和电性能。相反，平行于压力方向的原子排列形成弱键，从而具有优异的润滑性。利用这些特性及其化学稳定性，氮化硼陶瓷可用于各种应用，例如用于熔化蒸发金属的坩埚、舟、液态金属传输管、用于合成砷化镓晶体的坩埚、火箭喷嘴、高功率器件基板、熔融金属管道、泵部件、铸钢模具、绝缘材料。
PBN的制备工艺与热压氮化硼的制备工艺有很大不同。 PBN是采用化学气相沉积（CVD）技术在高温、高真空条件下生产的。它涉及氨和卤化硼的化学气相沉积以形成PBN材料，该材料可以沉积为薄板或直接沉积为最终产品，例如管、环或薄壁容器。
通过高温热解反应制备的PBN具有高纯度、高导热率、机械强度、良好的电绝缘性、化学惰性、优良的结构和性能。这使其成为元素提纯、化合物和化合物半导体晶体生长的理想容器。 PBN 有多种应用，包括OLED蒸镀单元、半导体单晶生长（VGF、LEC）坩埚、分子束外延（MBE）蒸发坩埚、MOCVD加热器、多晶合成舟、高温、高真空设备隔热板等。然而，由于沉积速率慢，PBN 更昂贵，使得 PBN 产品相对昂贵。
尽管两种六方氮化硼都有共同的应用，如蒸发坩埚、熔化坩埚和绝缘板，但它们的性能差异仍然导致实际使用中的差异。例如，PBN产品的总杂质含量通常低于100 ppm，确保纯度高于99.99%。这种高纯度使得PBN坩埚更受半导体行业青睐，适合OLED蒸发单元和半导体单晶生长（VGF、LEC）坩埚等应用。 PBN的高密度和纯度也使其广泛应用于真空工艺，包括高温、高真空设备绝缘板。
值得注意的是，CVD 工艺赋予 PBN 近乎完美的层状结构，从而导致各向异性热导率，沉积方向（a 轴）和垂直于沉积平面（C 轴）之间的差异约为 20 倍。这一特性使 PBN 成为晶体生长坩埚的理想材料，例如在 GaAs 晶体生长领域。
然而，对于某些应用，成本考虑因素也会发挥作用。例如，在金属熔化应用中，虽然PBN坩埚密度高且无孔，这使得熔融金属难以穿透坩埚壁，但它们价格昂贵。因此，尽管使用 PBN 坩埚可能会产生更好的结果，但由于成本高昂，工业生产可能并不总是值得奢侈的。
此外，热压氮化硼也有其优点。更容易根据要求进行加工和成型，使得像这样的组件更具成本效益高温炉保温件,热电偶保护管,坩埚 或用于熔化金属的模具s、非晶带喷嘴、金属粉末雾化喷嘴为了高温应用。此外，热压氮化硼陶瓷生产工艺的最新进展已使其能够替代PBN，尽管关键前提是控制粉末材料中的杂质含量，特别是氧、硅和铝含量。综上所述，热解氮化硼和热压氮化硼各有优点，应根据应用的具体要求进行选择。
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