六方氮化硼(h - BN)是一种性能优异的先进陶瓷材料。它具有类似石墨的层状结构,这种独特的结构赋予了它许多卓越的特性。

从物理性质来看,六方氮化硼具有较高的硬度,仅次于金刚石和立方氮化硼,使其在耐磨领域有潜在应用价值。同时,它还具备良好的电绝缘性,这一特性在电子元件保护等方面至关重要。在导热性能方面,六方氮化硼表现突出,能够有效地传导热量,这对于解决电子设备的散热问题有很大帮助。
在化学性质上,六方氮化硼相当稳定,对大多数金属和玻璃的熔体(包括铝液),不润湿也不反应,具有出色的耐蚀性,这使其在众多涉及高温和腐蚀性环境的工业应用中脱颖而出。
而在众多应用场景中,六方氮化硼在蒸发舟上的应用尤为值得关注。
蒸发舟 —— 默默奉献的璀璨之舟

蒸发舟,也叫蒸发坩埚,是所有蒸发器皿的统称,作为真空蒸发镀膜的关键部件,虽不常被大众所熟知,但却与我们的日常生活紧密相连,有着不可替代的作用。
在包装行业中,我们日常接触的食品包装里的镀铝袋、烫金镀铝聚脂薄膜等产品的生产都离不开蒸发舟。蒸发舟能够精准地使铝等金属蒸发,并将其沉积在薄膜上,赋予包装材料独特的光泽和性能,既保障了食品的新鲜度,又提升了药品、化妆品的品质。
在电子行业方面,随着电子设备不断地更新换代,智能手机、平板电脑等电子产品的屏幕镀层以及电容器的金属化镀膜都需要高质量的蒸发舟。
在新能源领域,由于新能源汽车的迅猛发展,动力电池薄膜镀层等方面对蒸发舟的需求日益增长。新能源汽车的动力电池需要高质量的薄膜镀层来提升电池的性能和安全性,而蒸发舟正是实现薄膜镀层的关键设备。
在光学领域,光学镜片的镀膜和光学器件的制造等过程中,蒸发舟同样有着广泛的应用。
六方氮化硼 —— 生产高品质蒸发舟的秘密武器
蒸发舟的发展是一个逐步演变的过程。19 世纪时,蒸发舟多采用石墨材料,但石墨容易被铝液侵蚀,使用寿命很短。后来,人们研究在石墨表面涂覆 TiC、HfC、TaC 等保护涂层,以增强蒸发舟抵抗铝液腐蚀的能力,其使用寿命虽然提升到了几个小时,但效果仍不理想,而且在使用过程中会造成严重污染,不符合绿色发展理念,如今已基本被淘汰。
随着材料科学的发展,人们发现 h - BN(六方氮化硼)对包括铝液在内的大多数金属和玻璃的熔体都既不润湿也不发生反应,具有良好的耐蚀性,是理想的坩埚材料。考虑到 h - BN 材料具有电绝缘性和高导热性,人们尝试在真空蒸镀铝液时采用 BN 坩埚外嵌套石墨容器的双坩埚系统。然而,这种方案存在缺陷,熔融铝会溢出内部的 BN 坩埚,与石墨坩埚接触并侵蚀石墨坩埚,导致石墨坩埚开裂失效,并未取得理想的结果。
随着科技的持续进步,蒸发舟行业也在不断创新,研究人员找到了更优的方案 ——TiB2 - BN、TiB2 - BN - AlN 复相导电陶瓷蒸发舟。其中,TiB2 具有高熔点、高化学稳定性、高硬度、良好的导电性以及正的电阻率温度系数;h - BN 具有良好的电绝缘性、耐熔融金属腐蚀性、极好的耐热冲击性能和良好的机械加工性;AlN 具有较好的高绝缘性和抗热震性,能够增强材料耐熔铝腐蚀的能力。TiB2 - BN 及 TiB2 - BN - AlN 复相导电陶瓷兼具上述相关材料的优点,具备电阻率可调、导电性、抗热冲击、可机械加工、耐蚀等特性,在金属蒸镀行业中作为蒸发舟材料得到了广泛应用。