窒化ホウ素（BN）は、高い熱伝導性、優れた絶縁耐力、優れた潤滑性など、ユニークな特性の組み合わせで有名な合成セラミック材料です。窒化ホウ素セラミックには複数の構造形態があり、エレクトロニクス、航空宇宙、熱管理などの産業で不可欠です。
窒化ホウ素の主な構造形態
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六方晶窒化ホウ素（hBN）
その六角形構造から「白色黒鉛」として知られるhBNは、柔らかさや潤滑性などの特性を黒鉛と共有しています。しかし、高い熱伝導性を持つ優れた電気絶縁体でもあり、次のような用途に最適です：
- 高温潤滑剤、離型剤
- 電子機器の熱管理材料
- 真空炉部品
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熱分解窒化ホウ素 (P-BN)
化学気相成長法(CVD)で製造されるP-BNは、卓越した熱的・化学的安定性を持つ超高純度材料です。以下の用途に広く使用されています：
- 高純度材料や化合物半導体の容器
- 高温で化学的に不活性な部品
- チューブ、リング、るつぼなどの薄肉構造物
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立方晶窒化ホウ素（cBN）
ダイヤモンドと等電子であるcBNは、化学的および熱的安定性が高く、同様の硬度を提供します。そのユニークな特性は、以下の用途に適しています：
- 研磨材および切削工具
- 耐酸化性コーティング
- 極限環境用の高性能材料
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アモルファス窒化ホウ素（aBN）
アモルファスカーボンの非結晶に相当するaBNは、非構造の形状が要求される特殊な用途に使用されます。
材料の利点
- 熱管理：高い熱伝導性と卓越した熱放散性。
- 電気絶縁：低い誘電率と高い絶縁耐力。
- 高温耐性：不活性雰囲気中、2000℃を超える温度でも安定。
- 機械加工性精密な公差を持つカスタム形状に容易に成形可能。
- 化学的不活性：ほとんどの化学薬品と酸化に耐性があり、過酷な環境でも信頼できる。
- 非濡れ性溶融金属やガラスの用途に最適。
窒化ホウ素の用途
- 熱管理：電子機器や航空宇宙における放熱部品。
- 溶融金属の取り扱いるつぼ、ノズル、熱電対保護管
- 高温絶縁：電気絶縁体、真空炉サポート
- 研磨剤とコーティング切削工具、耐酸化性金属コーティング、離型剤
- 先端光学部品レーダー部品、レーザーノズル、アンテナウィンドウ
- プラズマ処理半導体製造用チャンバーライニングと継手
- 高純度加工熱分解窒化ホウ素は、高純度容器や半導体成長に最適な材料です。
製造プロセス
現代のBN製造は、ホウ酸（H₃BO₃）または三酸化ホウ素（B₂O₃）を窒素源としてアンモニアまたは尿素と組み合わせることから始まる。中間体のアモルファスBN（aBN）は精製され、次のように変換される：
- 高温加熱により六方晶BN（hBN）。
- 立方晶BN(cBN)は、合成ダイヤモンドの製造と同様に、高圧高温合成によって製造される。
- 熱分解BN（P-BN）は、真空下で高温の化学気相成長（CVD）により製造され、超高純度と構造精度を保証します。
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