氮化硼（BN）主要用作高温化学屏障和脱模剂。 在烧结金刚石复合材料时，特别是那些具有铁-铜-镍-锡（Fe–Cu–Ni–Sn）基体的复合材料，金属成分会变得具有反应性，容易与碳结合。将BN涂抹在石墨模具上，会形成一个惰性的隔离层，将金属基体与模具壁物理隔开，防止熔合，并确保零件能够无损地取出。
核心要点 涂抹氮化硼不仅仅是为了减少摩擦，更是为了在高温高压下提供化学隔离。通过防止金属基体与石墨模具发生反应，它确保了样品表面的纯净度，并显著延长了昂贵模具的重复使用寿命。
隔离机理
创建化学屏障
在电固结烧结过程中，温度会显著升高。如果没有屏障，金刚石复合材料中的Fe–Cu–Ni–Sn金属基体将与石墨模具中的碳发生化学反应。
氮化硼具有化学惰性和热稳定性。它通过阻止活性金属与石墨之间的直接接触，有效地阻止了这些潜在的反应。
防止粘连和渗碳
粘连发生在金属基体在高压下“润湿”或与模具壁结合时。
通过在内壁涂覆BN，可以创建一个物理保护层。这可以防止金属粘附在模具上，并防止渗碳（碳不受欢迎地扩散到金属基体中），这可能会改变复合材料的材料性能。
保持表面纯净度
最终烧结零件的质量在很大程度上取决于其表面完整性。
由于BN可以防止化学相互作用，因此烧结样品的表面保持清洁。它消除了模具材料污染金刚石复合材料的风险，确保最终产品符合严格的成分标准。
操作优势
便于顺利脱模
BN应用最直接的操作优势是零件易于取出。
由于金属基体不会与石墨熔合，因此烧结好的样品不会卡在模具内。这使得脱模过程顺利进行，减少了弹出零件所需的机械力。
延长模具使用寿命
石墨模具是精密工具，更换成本可能很高。
金属与石墨直接接触会导致模具表面快速磨损和退化。通过使用BN作为隔离层，可以最大限度地减少这种磨损，确保模具在更多次循环中保持其尺寸精度。
理解权衡
应用一致性至关重要
虽然BN非常有效，但其性能完全取决于涂层的均匀性。
如果涂层不均匀或太薄，屏障中的缝隙将允许局部粘连。这可能导致样品表面出现点蚀，或模具特定部位损坏，从而抵消涂层的优势。
与石墨润滑剂的区别
重要的是不要将BN的用途与标准石墨润滑剂混淆。
石墨润滑剂通常用于改善粉末压坯内的压力传递和密度均匀性。相反，氮化硼之所以被选中，正是因为它在模具界面处的惰性和脱模性能。它是一种保护性屏障，而不仅仅是减摩剂。
根据您的目标做出正确选择
在设置烧结组件时，请根据您的具体操作重点来应用氮化硼：
- 如果您的主要重点是样品完整性：确保BN涂层完整、均匀，以防止表面污染和金属基体的化学变化。
- 如果您的主要重点是设备寿命：在每次循环前都涂抹BN，以最大限度地减少对石墨模具壁的磨损和化学侵蚀。
- 如果您的主要重点是工艺效率：使用BN防止零件卡住，确保快速脱模并减少循环之间的停机时间。
通过有效使用氮化硼，您可以将模具界面从故障点转变为受控、可靠的边界。
汇总表：
| 特性 | 氮化硼（BN）的优势 |
|---|---|
| 功能 | 高温化学屏障和脱模剂 |
| 化学稳定性 | 惰性；防止金属基体与石墨之间发生反应 |
| 表面质量 | 防止渗碳，确保高表面纯净度 |
| 模具保护 | 减少磨损，延长石墨模具寿命 |
| 脱模 | 通过防止熔合，便于零件轻松取出 |
| 应用 | 必须均匀一致，以达到最大功效 |
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参考文献
- Boranbay Ratov, D. L. Korostyshevskyi. Combined Effect of CrB<sub>2</sub> Micropowder and VN Nanopowder on the Strength and Wear Re-sistance of Fe‒Cu–Ni–Sn Matrix Diamond Composites. DOI: 10.12913/22998624/157394
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
