1. Введение
Микропорошок кубического нитрида бора (CBN) как важный сверхтвердый материал занимает уникальное и незаменимое положение в области современной обработки материалов. Его превосходные физические и химические свойства позволяют широко использовать его во многих процессах промышленной обработки, таких как резка, шлифование и сверление, и он вносит значительный вклад в повышение точности, эффективности и продления срока службы инструмента. Этот исследовательский отчет направлен на глубокое изучение характеристик, методов получения, состояния применения и будущих тенденций развития микропорошка кубического нитрида бора.
2. Характеристики порошка кубического нитрида бора.
(1) Кристаллическая структура
Кубический нитрид бора имеет кубическую кристаллическую структуру, подобную алмазу. Атомы бора и атомы азота в кристалле связаны ковалентно. Эта прочная ковалентная связь придает материалу чрезвычайно высокую твердость и стабильность.
(2) Физические свойства
твердость
Имея твердость 4500–5000HV, уступающую только алмазу, он демонстрирует отличные режущие и шлифовальные возможности при обработке сплавов высокой твердости, закаленной стали и других материалов.
Термическая стабильность
На воздухе микропорошок CBN начинает окисляться при более высоких температурах. Он имеет лучшую термическую стабильность, чем алмаз, и может сохранять определенные характеристики в высокотемпературных средах выше 1000 ° C, что делает его пригодным для процессов высокотемпературной обработки.
Износостойкость
Его превосходная износостойкость гарантирует, что шлифовальные или режущие инструменты смогут сохранять хорошую форму и режущие характеристики во время длительной обработки, что снижает затраты и затраты времени, вызванные частой заменой инструмента.
(3) Химические свойства
Он обладает высокой химической инертностью и практически не реагирует с обычными металлическими и неметаллическими материалами при комнатной температуре. Особенно сложно проводить химические реакции при обработке металлов группы железа, избегая проблем с адгезией и загрязнением во время обработки и обеспечивая качество обрабатываемой продукции. поверхность.
3. Способ приготовления
(1) Метод синтеза при высокой температуре и высоком давлении.
Это один из основных методов, используемых в настоящее время для получения порошка кубического нитрида бора. В условиях высокой температуры (1500–2000 ℃) и высокого давления (5–10 ГПа) в качестве сырья используется гексагональный нитрид бора (hBN), а к нему добавляется соответствующее количество катализатора (например, металла или соединения металла). вызывают структурную трансформацию hBN с образованием кубического азота. Контролируя такие факторы, как условия реакции, тип и количество катализатора, а также чистоту сырья, можно контролировать качество кристаллов, распределение частиц по размерам и другие свойства микропорошка CBN.
(2) Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)
Газообразные соединения, содержащие бор и азот (такие как боран и аммиак), используются для химической реакции при высоких температурах и в определенной атмосфере для осаждения тонких пленок или микропорошка кубического нитрида бора на поверхности подложки. Этот метод позволяет получить микропорошок CBN с более высокой чистотой, более мелким размером частиц и равномерным распределением, а также позволяет обеспечить точный контроль морфологии и структуры микропорошка путем контроля параметров осаждения. Однако стоимость производства метода CVD относительно высока, а эффективность производства низка. В настоящее время он в основном используется в специальных областях, где требуется чрезвычайно высокое качество микропорошка.
4. Статус заявки
(1) Поле режущего инструмента
Обработка закаленной стали
Инструменты, изготовленные из микропорошка CBN, позволяют эффективно резать закаленную сталь с твердостью до HRC60 и выше. Они широко используются в деталях автомобильных двигателей, производстве пресс-форм и других отраслях. Они могут значительно повысить точность обработки и качество поверхности, а также сократить последующую обработку. шаги.
Обработка чугуна
Для различных чугунных материалов инструменты из CBN демонстрируют хорошие режущие характеристики, что позволяет эффективно избежать износа и повреждения инструмента во время обработки, повысить эффективность обработки и снизить затраты на обработку.
(2) Поле шлифования
Прецизионное шлифование
При прецизионном шлифовании твердых и хрупких материалов, таких как оптическое стекло и керамика, шлифовальные круги из микропорошка CBN позволяют добиться высокоточного шлифования с низкой шероховатостью поверхности. Например, в процессе производства оптических линз процесс шлифования микропорошка CBN может гарантировать, что точность кривизны и качество поверхности линз соответствуют строгим оптическим требованиям.
Эффективное измельчение
В сталелитейной промышленности микропорошковые шлифовальные круги CBN используются для шлифования крупных заготовок, таких как валки. Они позволяют быстро удалять материалы, повышать эффективность шлифования, продлевать срок службы шлифовального круга и сокращать время простоя для замены шлифования. колесо.
(3) Буровое поле
Микропорошок CBN, являющийся передовым материалом для буровых инструментов, играет важную роль в нефтяной, геологической бурении и других областях. Его высокая твердость и износостойкость могут эффективно повысить скорость бурения и срок службы бурового долота, особенно при бурении твердых пород.
5. Анализ рынка
(1) Размер рынка
В связи с постоянной модернизацией обрабатывающей промышленности и растущим спросом на высокоточную и высокоэффективную обработку размер рынка порошка кубического нитрида бора демонстрирует устойчивую тенденцию к расширению. Мировой рынок микронного порошка CBN в последние годы превысил миллиарды долларов и, как ожидается, в ближайшие годы сохранит высокие темпы роста.
(2) Конкурентная среда
В настоящее время компании, занимающиеся производством порошка кубического нитрида бора во всем мире, в основном сосредоточены в нескольких странах и регионах, таких как США, Япония, Германия и Китай. Среди них некоторые известные международные компании занимают большую долю на рынке высокого класса благодаря своим передовым технологиям и преимуществам бренда, в то время как компании из стран с развивающейся рыночной экономикой, таких как Китай, постепенно поднимаются на рынках среднего и низкого уровня. благодаря ценовым преимуществам и технологическим инновациям, а рыночная конкуренция становится все более жесткой.
6. Будущие тенденции развития
(1) Инновационная технология подготовки
Исследователи продолжат изучать новые методы приготовления и усовершенствования процессов, чтобы снизить производственные затраты и улучшить качество и выход микропорошков. Например, разработать новые каталитические системы для повышения эффективности и качества продукции методов синтеза при высоких температурах и высоких давлениях, оптимизации технологических параметров и оборудования методов химического осаждения из паровой фазы, а также достижения крупномасштабного промышленного производства.
(2) Оптимизация производительности микропорошка
Контролируя процесс роста кристаллов, модификацию легирования и другие средства, можно дополнительно улучшить твердость, ударную вязкость, термическую стабильность и другие свойства порошка CBN, чтобы он соответствовал постоянно растущим требованиям обработки. Например, микропорошок CBN со специальной структурой кристаллической поверхности или наноструктурой разрабатывается для обеспечения лучших характеристик в конкретных областях обработки.
(3) Расширить области применения
Помимо традиционных областей резки, шлифования и сверления, порошок кубического нитрида бора будет иметь более широкое применение в новых областях, таких как обработка полупроводников и производство аэрокосмических деталей. С быстрым развитием этих областей спрос на высокоэффективный микропорошок CBN будет продолжать расти, что приведет к дальнейшему расширению сферы его применения.
(4) Экологичное и экологически чистое производство.
В процессе подготовки и подачи заявки больше внимания уделяется защите окружающей среды и переработке ресурсов. Разрабатывать экологически безопасные процессы подготовки для сокращения выбросов отходов, улучшения использования сырья и разработки пригодных для вторичной переработки продуктов из микропорошков CBN или методов обработки, отвечающих требованиям устойчивого развития.
7. Заключение
Являясь ключевым сверхтвердым материалом, порошок кубического нитрида бора играет чрезвычайно важную роль в современной промышленной обработке. Его уникальные свойства позволяют широко использовать его во многих областях, а благодаря постоянному совершенствованию технологии приготовления и постоянному расширению областей применения будущие рыночные перспективы широки. Однако в условиях все более жесткой рыночной конкуренции и растущих технических требований предприятиям и научно-исследовательским учреждениям необходимо продолжать инвестировать в ресурсы НИОКР и продолжать внедрять инновации, чтобы способствовать здоровому и быстрому развитию индустрии микропорошков кубического нитрида бора и обеспечить основу для глобальная обрабатывающая промышленность Upgrade оказывает мощную поддержку.
