O cadinho é um recipiente em forma de copo utilizado na indústria química, que foi utilizado pela primeira vez em experimentos de alquimia e serve para reter líquidos ou sólidos para aquecimento em alta temperatura, que é a base para garantir o bom andamento das reações químicas.
Os requisitos de material do cadinho são resistentes ao calor, fortes e em altas temperaturas não são fáceis de reação química, o cadinho mais antigo da história é feito de argila, o desenvolvimento até os tempos modernos foi capaz de derreter ou alterar seu conteúdo de qualquer material, como cerâmica de quartzo , corindo, nitreto de boro , zircônia , grafite e platina, níquel, cromo e outros metais.
O nitreto de boro é um material cerâmico avançado com amplas perspectivas de aplicação, composto por átomos de nitrogênio e cristal de átomos de boro, composição química de 43,6% de boro e 56,4% de nitrogênio, com quatro variantes diferentes: nitreto de boro hexagonal (HBN), nitreto de boro cúbico ( CBN), nitreto de boro rômbico (RBN), nitreto de boro wurtzita (WBN).
Como o material de nitreto de boro tem um coeficiente de expansão térmica comparável ao do quartzo, mas a condutividade térmica é 10 vezes maior que a deste último, a resistência ao choque térmico é bastante boa, o que pode reduzir o risco de ruptura causada por mudanças rápidas de temperatura, e não há problema com vários ciclos a 20~1200°C.
Além disso, nitreto de boro e ácido, álcali, vidro e a maioria dos metais não reagem, a resistência mecânica é baixa, apenas ligeiramente superior à grafite, mas não haverá fenômeno de amolecimento de carga em altas temperaturas, pode ser processado pela máquina geral de processamento de metal , por isso é realmente adequado para fusão, evaporação de cadinho de metal, utensílios, tubo de transporte de metal líquido e molde de aço fundido.
O cadinho de nitreto de boro atualmente no mercado é dividido em dois tipos:
Cadinho PBN
Normalmente, o gás contendo boro (BCl3 ou B2H6) é usado como matéria-prima e é produzido pelo método de deposição química de vapor, mas como o B2H6 é altamente tóxico, o BCl3 é atualmente usado como matéria-prima. O gás contendo boro é pirolisado (1500-1800 ℃) e reage com NH3 em uma câmara de reação de alta temperatura para formar sólidos de nitreto de boro, e a equação química é a seguinte. Como há uma reação de pirólise na reação, ela também é chamada de cadinho pirolítico de nitreto de boro (comumente conhecido como cadinho PBN).
O processo de crescimento do material PBN é semelhante à "queda de neve", ou seja, os flocos de neve hexagonais BN cultivados na reação são constantemente empilhados na matriz de grafite aquecida (molde central), com o passar do tempo, a camada de acumulação é espessada , isto é, o invólucro de PBN é formado, e o molde é removido dos componentes PBN independentes e puros, e o revestimento de PBN é deixado sobre ele.
Como o cadinho PBN não precisa passar pelo processo tradicional de sinterização por prensagem a quente, sem adição de nenhum agente de sinterização, ele possui alta pureza (99,99% ou mais), e a temperatura de uso sob vácuo chega a 1.800 graus, e o a temperatura de uso sob proteção atmosférica é de até 2100 graus (geralmente com nitrogênio ou argônio). É usado principalmente para evaporação/epitaxia de feixe molecular (MBE)/crescimento de GaAs. Além disso, devido à lenta taxa de deposição, o preço do cadinho PBN é bastante caro (principalmente cadinho de tamanho pequeno).
Cadinho BN
Cadinho BN sinterizado é o uso de sistema de cristal hexagonal de nitreto de boro e auxiliar de sinterização (Y2O3, etc.) como matéria-prima, após formação por produção de sinterização em alta temperatura, também possui boa resistência ao calor, estabilidade térmica, condutividade térmica, rigidez dielétrica em alta temperatura , pode resistir à maior parte da corrosão do metal fundido.
No entanto, como o cadinho BN sinterizado contém um auxiliar de sinterização (1 ~ 6% em peso), a pureza não é tão alta quanto a do cadinho PBN. Porém, o preço é relativamente barato, adequado para a produção de cadinhos de grande porte, que são utilizados em gases inertes como argônio ou nitrogênio, a temperatura máxima é de 2.800 ℃; A estabilidade no oxigênio é fraca e só pode ser usada abaixo de 900°C.
Aplicação de cadinho de nitreto de boro
Embora o custo do cadinho de nitreto de boro seja maior, por apresentar boas características de choque térmico, resistência à corrosão, lubrificação, isolamento de alta temperatura e vantagens de não reatividade a alta temperatura, é bastante prático em campos específicos.
Por exemplo, entre a excelente estabilidade química do P-BN e as propriedades de isolamento de alta temperatura acima, alta condutividade térmica, baixas propriedades de expansão térmica, é muito adequado para uso como material no processo de semicondutores e outras condições ambientais estritas, como arsenieto de gálio, fosfeto de gálio, fosfeto de índio.
Ao mesmo tempo, como o cadinho de nitreto de boro tem bom desempenho de usinagem, resistência a temperaturas extremamente altas e rigidez dielétrica, ele também pode ser usado para fazer materiais isolantes ou acessórios de vidro para vários aquecedores, mangas de tubos de aquecimento e alta temperatura, alta frequência e alta materiais de dissipação de calor de pressão.
