El crisol es un recipiente en forma de copa utilizado en la industria química, que se utilizó por primera vez en experimentos de alquimia y se utiliza para contener líquidos o sólidos para calentamiento a alta temperatura, que es la base para garantizar el buen progreso de las reacciones químicas.
El material del crisol requiere resistencia al calor, fuerte y a altas temperaturas no es fácil de reaccionar químicamente, el crisol más antiguo de la historia está hecho de arcilla, el desarrollo hasta los tiempos modernos ha podido derretir o cambiar su contenido de cualquier material, como la cerámica de cuarzo. , corindón, nitruro de boro , circonio , grafito y platino, níquel, cromo y otros metales.
El Nitruro de Boro es un material cerámico avanzado con amplias perspectivas de aplicación, que está compuesto por átomos de nitrógeno y átomos de boro cristalinos, composición química de 43,6% de boro y 56,4% de nitrógeno, con cuatro variantes diferentes: Nitruro de boro hexagonal (HBN), nitruro de boro cúbico ( CBN), nitruro de boro rómbico (RBN), nitruro de boro de wurtzita (WBN).
Debido a que el material de nitruro de boro tiene un coeficiente de expansión térmica comparable al del cuarzo, pero la conductividad térmica es 10 veces mayor que la de este último, la resistencia al choque térmico es bastante buena, lo que puede reducir el riesgo de ruptura causada por cambios rápidos de temperatura, y no hay problema con varios ciclos a 20~1200°C.
Además, el nitruro de boro y el ácido, el álcali, el vidrio y la mayoría de los metales no reaccionan, la resistencia mecánica es baja, solo ligeramente superior a la del grafito, pero no habrá un fenómeno de ablandamiento de la carga a altas temperaturas, puede procesarse con una máquina de procesamiento de metales general. , por lo que es adecuado para fundir, evaporar crisoles de metal, utensilios, tuberías de transporte de metal líquido y moldes de acero fundido.
Los crisoles de nitruro de boro actualmente en el mercado se dividen en dos tipos:
Crisol PBN
Por lo general, el gas que contiene boro (BCl3 o B2H6) se utiliza como materia prima y se produce mediante el método de deposición química de vapor, pero debido a que el B2H6 es altamente tóxico, actualmente se usa BCl3 como materia prima. El gas que contiene boro se piroliza (1500-1800 ℃) y reacciona con NH3 en una cámara de reacción de alta temperatura para formar sólidos de nitruro de boro, y la ecuación química es la siguiente. Debido a que hay una reacción de pirólisis en la reacción, también se le llama crisol pirolítico de nitruro de boro (comúnmente conocido como crisol PBN).
El proceso de crecimiento del material PBN es similar a la "nieve que cae", es decir, los copos de nieve hexagonales de BN que crecen en la reacción se apilan constantemente sobre la matriz de grafito calentada (molde central), con el paso del tiempo, la capa de acumulación se espesa. , es decir, se forma la carcasa de PBN, se retira el molde de los componentes de PBN puros e independientes y se deja el recubrimiento de PBN.
Debido a que el crisol de PBN no tiene que pasar por el proceso tradicional de sinterización por prensado en caliente, sin agregar ningún agente de sinterización, tiene una alta pureza (99,99% o más) y la temperatura de uso al vacío es de hasta 1800 grados, y la La temperatura de uso bajo protección atmosférica es de hasta 2100 grados (generalmente con nitrógeno o argón). Se utiliza principalmente para evaporación/epitaxia de haz molecular (MBE)/crecimiento de GaAs. Además, debido a la lenta tasa de deposición, el precio del crisol de PBN es bastante caro (principalmente crisol de tamaño pequeño).
crisol BN
El crisol BN sinterizado es el uso de un sistema de cristal hexagonal de nitruro de boro y auxiliar de sinterización (Y2O3, etc.) como materia prima, después de formarse mediante producción de sinterización a alta temperatura, también tiene buena resistencia al calor, estabilidad térmica, conductividad térmica y rigidez dieléctrica a alta temperatura. , puede resistir la mayor parte de la corrosión del metal fundido.
Sin embargo, debido a que el crisol de BN sinterizado contiene un coadyuvante de sinterización (1~6% en peso), la pureza no es tan alta como la del crisol de PBN. Sin embargo, el precio es relativamente barato, adecuado para la producción de crisoles de gran tamaño, que se utilizan en gases inertes como argón o nitrógeno, la temperatura máxima es 2800 ℃; La estabilidad en oxígeno es mala y sólo puede utilizarse por debajo de 900 °C.
Aplicación del crisol de nitruro de boro
Aunque el costo del crisol de nitruro de boro será mayor, debido a que tiene buenas características de choque térmico, resistencia a la corrosión, lubricación, aislamiento a altas temperaturas y ventajas de no reactividad a altas temperaturas, es bastante práctico en campos específicos.
Por ejemplo, entre la excelente estabilidad química del P-BN y las propiedades de aislamiento a alta temperatura, alta conductividad térmica y propiedades de baja expansión térmica mencionadas anteriormente, es muy adecuado para su uso como material en el proceso de semiconductores y otras condiciones ambientales estrictas, como arseniuro de galio, fosfuro de galio, fosfuro de indio.
Al mismo tiempo, debido a que el crisol de nitruro de boro tiene un buen rendimiento de mecanizado, resistencia a temperaturas extremadamente altas y rigidez dieléctrica, también se puede utilizar para fabricar materiales aislantes o accesorios de vidrio para varios calentadores, manguitos de tubos calefactores y alta temperatura, alta frecuencia y alta Materiales de disipación de calor a presión.
