Crucible is een komvormig vat dat wordt gebruikt in de chemische industrie, dat voor het eerst werd gebruikt in alchemie-experimenten en wordt gebruikt om vloeistoffen of vaste stoffen vast te houden voor verwarming op hoge temperatuur, wat de basis vormt voor het garanderen van een soepel verloop van chemische reacties.
De materiaalvereisten van de smeltkroes zijn hittebestendig, sterk en bij hoge temperaturen zijn niet gemakkelijk te chemisch reageren, de vroegste smeltkroes in de geschiedenis is gemaakt van klei, de ontwikkeling tot de moderne tijd is in staat geweest om de inhoud van elk materiaal, zoals kwartskeramiek , te smelten of te veranderen , korund, boornitride , zirkoniumoxide , grafiet en platina, nikkel, chroom en andere metalen.
Boornitride is een geavanceerd keramisch materiaal met brede toepassingsmogelijkheden, dat is samengesteld uit stikstofatomen en booratomenkristallen, chemische samenstelling van 43,6% boor en 56,4% stikstof, met vier verschillende varianten: zeshoekig boornitride (HBN), kubisch boornitride ( CBN), ruitvormig boornitride (RBN), wurtziet boornitride (WBN).
Omdat het boornitridemateriaal een vergelijkbare thermische uitzettingscoëfficiënt heeft als kwarts, maar de thermische geleidbaarheid 10 maal die van laatstgenoemde is, is de thermische schokbestendigheid vrij goed, wat het risico op scheuren veroorzaakt door snelle temperatuurveranderingen kan verminderen, en er is geen probleem met meerdere cycli bij 20~1200 ° C.
Bovendien reageren boornitride en zuur, alkali, glas en de meeste metalen niet, de mechanische sterkte is laag, slechts iets hoger dan grafiet, maar er zal geen lastverzachtingsverschijnsel optreden bij hoge temperaturen, kan worden verwerkt door de algemene metaalverwerkingsmachine Het is dus inderdaad geschikt voor het smelten, verdampen van metalen smeltkroezen, gebruiksvoorwerpen, transportbuizen voor vloeibaar metaal en het gieten van stalen mallen.
De boornitridekroes die momenteel op de markt is, is verdeeld in twee typen:
PBN-kroes
Normaal gesproken wordt boorhoudend gas (BCl3 of B2H6) als grondstof gebruikt en geproduceerd door middel van chemische dampdepositie, maar omdat B2H6 zeer giftig is, wordt BCl3 momenteel als grondstof gebruikt. Het boorhoudende gas wordt gepyrolyseerd (1500-1800 ℃) en reageert met NH3 in een reactiekamer op hoge temperatuur om vaste stoffen van boornitride te vormen, en de chemische vergelijking is als volgt. Omdat er bij de reactie sprake is van een pyrolysereactie, wordt deze ook wel de pyrolytische boornitridekroes genoemd (algemeen bekend als PBN-kroes).
Het groeiproces van PBN-materiaal is vergelijkbaar met "vallende sneeuw", dat wil zeggen dat de hexagonale BN-sneeuwvlokken die bij de reactie ontstaan, voortdurend worden opgestapeld op de verwarmde grafietmatrix (kernvorm), met het verstrijken van de tijd wordt de accumulatielaag dikker Dat wil zeggen dat de PBN-schaal wordt gevormd en de mal wordt verwijderd uit de onafhankelijke en zuivere PBN-componenten, en de PBN-coating erop blijft zitten.
Omdat de PBN-kroes niet het traditionele heetpers-sinterproces hoeft te doorlopen, zonder toevoeging van sintermiddelen, heeft deze een hoge zuiverheid (99,99% of meer) en is de gebruikstemperatuur onder vacuüm zo hoog als 1800 graden, en de gebruikstemperatuur onder atmosferische bescherming is maximaal 2100 graden (meestal met stikstof of argon). Het wordt meestal gebruikt voor verdamping/moleculaire bundelepitaxie (MBE)/GaAs-groei. Bovendien is de prijs van een PBN-kroes, vanwege de langzame afzettingssnelheid, vrij duur (meestal kleine kroezen).
BN-kroes
Gesinterde BN-kroes is het gebruik van een hexagonaal kristalsysteem van boornitride en sinterhulpmiddel (Y2O3, enz.) als grondstoffen, na vorming door sinterproductie bij hoge temperatuur, heeft ook een goede hittebestendigheid, thermische stabiliteit, thermische geleidbaarheid, diëlektrische sterkte bij hoge temperaturen , kan de meeste corrosie van gesmolten metaal weerstaan.
Omdat de gesinterde BN-kroes echter een sinterhulpmiddel (1-6 gew.%) bevat, is de zuiverheid niet zo hoog als die van de PBN-kroes. De prijs is echter relatief goedkoop, geschikt voor de productie van grote smeltkroezen, die worden gebruikt in inerte gassen zoals argon of stikstof, de maximale temperatuur is 2800 ℃; De stabiliteit in zuurstof is slecht en kan alleen gebruikt worden onder de 900°C.
Toepassing van boornitridekroes
Hoewel de kosten van een boornitridekroes hoger zullen zijn, omdat deze goede thermische schokeigenschappen, corrosieweerstand, smering, isolatie bij hoge temperaturen en niet-reactiviteitsvoordelen bij hoge temperaturen heeft, is deze op specifieke gebieden vrij praktisch.
Tussen de uitstekende chemische stabiliteit van P-BN en de bovengenoemde isolatie-eigenschappen bij hoge temperaturen, hoge thermische geleidbaarheid en lage thermische uitzettingseigenschappen, is het bijvoorbeeld zeer geschikt voor gebruik als materiaal in het halfgeleiderproces en andere strikte omgevingsomstandigheden, zoals galliumarsenide, galliumfosfide, indiumfosfide.
Tegelijkertijd, omdat de boornitridekroes goede bewerkingsprestaties, extreem hoge temperatuurbestendigheid en diëlektrische sterkte heeft, kan deze ook worden gebruikt voor het maken van isolatiematerialen of glazen armaturen voor verschillende verwarmingstoestellen, verwarmingsbuishulzen en hoge temperaturen, hoge frequentie en hoge materialen voor drukwarmteafvoer.
