Borpulver
| Bor | |
| Aussehen | Schwarzbraun |
| Phase bei STP | Solide |
| Schmelzpunkt | 2349 K (2076 °C, 3769 °F) |
| Siedepunkt | 4200 K (3927 °C, 7101 °F) |
| Dichte im flüssigen Zustand (bei Schmelzpunkt) | 2,08 g/cm³ |
| Schmelzwärme | 50,2 kJ/mol |
| Verdampfungswärme | 508 kJ/mol |
| Molare Wärmekapazität | 11,087 J/(mol·K) |
Unternehmensspezifikation für Borpulver
| Produktname | Chemische Komponente | Durchschnittliche Partikelgröße | Aussehen | ||||||
| Borpulver | Nano-Bor ≥99,9 % | Gesamt-Sauerstoff ≤100 ppm | Metallion (Fe/Zn/Al/Cu/Mg/Cr/Ni) / | D50 50~80nm | Schwarzes Pulver | ||||
| Kristallines Borpulver | Borkristall ≥99% | Mg ≤ 3 % | Fe≤0,12% | Al≤1% | Ca≤0,08% | Si ≤0,05% | Cu ≤0,001% | -300 Mesh | Hellbraunes bis dunkelgraues Pulver |
| Amorphes Element Borpulver | Bor, nichtkristallin ≥95% | Mg ≤ 3 % | Wasserlösliches Bor ≤0,6 % | Wasserunlösliche Bestandteile ≤0,5 % | Wasser und flüchtige Bestandteile ≤0,45 % | Standardgröße 1 Mikron, andere Größen auf Anfrage erhältlich. | Hellbraunes bis dunkelgraues Pulver | ||
Verpackung: Aluminiumfolienbeutel
Lagerung: Unter verschlossenen, trockenen Bedingungen aufbewahren und getrennt von anderen Chemikalien lagern.
Was sind die spezifischen Anwendungsgebiete von kristallinem Bor?
I. Nuklearindustrie
-Dient als Neutronenreaktionskontrollmaterial in Kernreaktoren, um die Neutronengeschwindigkeit zu regulieren und einen stabilen Reaktorbetrieb aufrechtzuerhalten.
-Nutzt die außergewöhnliche Neutronenabsorptionsfähigkeit von kristallinem Bor, um den Neutronenfluss effektiv zu reduzieren oder anzupassen und so die Sicherheit von Kernenergiesystemen zu gewährleisten.
II. Halbleiteranwendungen
-P-Typ-Dotierstoff
Als Element der Gruppe III erzeugt kristallines Bor Akzeptorniveaus in Silizium und dient als zentrales Dotierungsmittel für die Herstellung von p-leitenden Halbleitern. Durch Ionenimplantation oder Diffusionsprozesse ermöglicht die präzise Steuerung der Dotierungskonzentration die Bildung von p-leitenden Bereichen oder Substraten in Bauelementen wie Dioden, Feldeffekttransistoren (FETs) und Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs).
-Herstellung von monokristallinem Silizium vom p-Typ
Beim Wachstum von monokristallinem Silizium mittels des Czochralski- (CZ) oder Zonenschmelzverfahrens (FZ) werden Spurenmengen hochreinen kristallinen Bors der hochreinen polykristallinen Siliziumschmelze zugesetzt. Durch Ausnutzung des Segregationseffekts von Bor in Silizium lassen sich p-dotierte Silizium-Einkristalle mit einstellbarem spezifischem Widerstand gewinnen. Diese Einkristalle dienen als grundlegende Substratmaterialien für diskrete Bauelemente, analoge integrierte Schaltungen und Leistungshalbleiterbauelemente.
-Ausgangsmaterial für bor-dotierte Silizium-Einkristalle
Als reine Borquelle kann kristallines Bor zur Herstellung von Silizium-Einkristallen mit definierten Borkonzentrationen durch Schmelzdotierung verwendet werden. Im Vergleich zu anderen Borquellen (z. B. Boran, Bortribromid) bietet kristallines Bor eine überlegene Reinheit, Stabilität und Dotierungsgleichmäßigkeit und eignet sich daher für kundenspezifische Substratanforderungen in Hochleistungshalbleiterbauelementen wie Detektoren und Hochspannungs-Leistungschips.
-Reinheitsanforderungen
Um präzise Dotierungsprofile und eine hohe Ausbeute an Bauelementen zu gewährleisten, muss kristallines Bor Halbleiterqualität aufweisen (typischerweise ≥ 99,9999 %, d. h. 6N oder höher). Metallische Verunreinigungen (z. B. Fe, Cu, Na) müssen im ppb-Bereich kontrolliert werden, wobei strenge Grenzwerte für Verunreinigungen durch leichte Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff gelten. Wie N-Dotierstoffe wie Phosphor, Antimon und Arsen müssen auch kristallines Bor und seine Kontaktumgebung mit Silizium unter Reinraumbedingungen gehandhabt werden.
III. Optik
-Nutzt seine herausragenden nichtlinearen optischen Eigenschaften, um Funktionen wie Lichtmodulation, Frequenzdurchlauf und Frequenzverdopplung zu realisieren.
-Wird bei der Herstellung optischer Geräte wie optischer Modulatoren, optischer Frequenzkämme und Laser eingesetzt.
-Dient als Verstärkungsmedium für Infrarotlaser und zeichnet sich durch einen großen Emissionsquerschnitt und einen breiten Anregungsspektralbereich aus.
IV. Hochharte Werkstoffe
-Wird bei der Herstellung vonBorcarbid (B₄C), ein ultrahartes Keramikmaterial mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturstabilität, das in großem Umfang für kugelsichere Westen, Hartwerkzeuge, Schleifmittel und verschleißfeste Keramiken verwendet wird.
-Wird bei der Herstellung vonGraphit-Bor-Verbindungen (B₉), die eine graphitähnliche Struktur, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und thermische Stabilität aufweisen und sich daher für Hochleistungsleitmittel, Wärmemanagementmaterialien und Reibungsmaterialien eignen.
V. Militär und Luft- und Raumfahrt
-Hochreine, ballistisch widerstandsfähige Bor-Keramik-Materialien
-Hochreine Bor-Flammschutzmittel
-Hochreine Bor-Schweißmittel
-Hochreine Bor-Sprengstoffe
-Hochreine, borreiche/sauerstoffarme Raketentreibstoffe
VI. Legierungen und Metallurgie
-Hochreine Bor-Kupfer-Legierungen
-Hochreine Bor-Titan-Legierungen
-Hochreiner, bor-dotierter polykristalliner Diamant
-Hochreine, superharte und verschleißfeste Bor-Werkzeuge
-Hochreine, korrosionsbeständige Borstahlplatten
-Hochreine Bor-Nickel-Legierungen
-Hochreine Bor-Chrom-Legierungen
-Lithium-Bor-Legierungen (für Batteriematerialien der nächsten Generation)
-Supraleitende Bor-Magnesium-Legierungen
VII. Oberflächenbeschichtungen (Nanopulvermaterialien)
-Hochreine Bor-Nanobeschichtungspulver werden mittels Sputtern auf Substratoberflächen aufgebracht und verleihen den Bauteilen folgende Eigenschaften:
oVerschleißfestigkeit
oKorrosionsbeständigkeit
oHohe Temperaturbeständigkeit
oOxidationsresistenz
Alterungsbeständigkeit
-Erfüllt die extremen Betriebsanforderungen von Triebwerken für die Luft- und Raumfahrt sowie anderer anspruchsvoller Umgebungen (z. B. optoelektronische, magnetische Eigenschaften).
Was sind typische Anwendungsgebiete von amorphem Bor?
I. Hochenergetische Brennstoffe und Treibstoffe
1. Feste Raketentreibstoffe:Wird als hochenergetischer Zusatzstoff verwendet, um die Abbrandgeschwindigkeit und den spezifischen Impuls zu erhöhen; geeignet für taktische Raketen und Trägersysteme für die Luft- und Raumfahrt.
2. Hochenergetische Treibstoffe für Raketen und Flugkörper:Wird zur Herstellung von Boranverbindungen (z. B. Diboran, Decaboran) als wichtige Bestandteile flüssiger oder fester Hochenergiebrennstoffe verwendet.
II. Nuklearindustrie
1. Neutronenabsorptionsmaterialien:Ausnutzung des hohen thermischen Neutroneneinfangquerschnitts von Bor-10 (¹⁰B), das in Steuerstäben von Kernreaktoren, Notabschaltsystemen und Neutronenabschirmungsschichten verwendet wird.
2. Neutronenzähler:Beschichtet auf den Innenwänden von Detektoren zur Detektion thermischer Neutronen und zur Analyse des Energiespektrums.
3. Borstahlproduktion:Wird als Borzusatz zur Herstellung von Speziallegierungsstählen (Borstahl) für Reaktorstrukturbauteile und Neutronenabschirmungsteile verwendet.
III. Elektronik und Elektrotechnik
1.Zündelektroden für Ignitrons:Nach der Karbonisierung bei 2300℃ werden sie als Kathodenmaterialien für Zündkerne mit niedriger Zündschwelle und hoher Ablationsbeständigkeit verwendet.
2. Rohstoffe für HochleistungskathodenWird zur Synthese von Lanthanhexaborid (LaB₆) verwendet, einer hochstabilen, langlebigen thermionischen Kathode, die in Elektronenmikroskopen und Hochleistungs-Mikrowellenröhren Anwendung findet.
IV. Metallurgie und Werkstoffverarbeitung
1. Schmelzen von Speziallegierungsstählen:Die Zugabe von Spuren von Bor verbessert die Härtbarkeit, die Hochtemperaturfestigkeit und die Neutronenbeständigkeit von Stahl signifikant.
2. Gasfänger für geschmolzenes Kupfer:Entfernt Sauerstoff und andere gelöste Gase aus geschmolzenem Kupfer, um die Leitfähigkeit und Dichte zu erhöhen.
3. Borfaserverstärkte Werkstoffe:Wird als wichtigster Rohstoff für Borfasern in Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffen und Hochleistungssportgeräten verwendet.
V. Katalysatoren und chemische Synthese
1.Katalysatoren für die organische Synthese:Wird in selektiven Hydrierungs-, Dehydrierungs- und Umlagerungsreaktionen eingesetzt, um Ausbeute und Selektivität zu verbessern.
2. Katalysatoren für die Keramikindustrie:Förderung des Niedertemperatursinterns und der Verdichtung von Boridkeramiken (z. B. TiB₂, ZrB₂).
3. Synthese hochreiner Borverbindungen:Wird als Borquelle zur Herstellung von hochreiner Borsäure, Natriumborhydrid, Bornitrid und anderen Feinchemikalien verwendet.
4. Herstellung hochreiner Borhalogenide:Wird zur Synthese von hochreinem BBr₃, BCl₃ usw. verwendet, das als Diffusionsquelle für Halbleiter und als Dotierstoff für optische Fasern dient.
VI. Fahrzeugsicherheitssysteme
-Airbag-Initiatoren: Werden als Bestandteil von Gaserzeugungsmitteln verwendet; bei einem Aufprall verbrennt es schnell, um Stickstoff unter hohem Druck zu erzeugen und den Airbag aufzublasen.
VII. Feuerwerks- und Pyrotechnikindustrie
-Pyrotechnische Effektmittel: Erzeugt beim Verbrennen grüne Flammen und helle Funken; wird in Feuerwerkskörpern, Signalraketen und militärischen Leuchtgeschossen verwendet.
VIII. Pharmazeutische und biologische Bereiche
-Pharmazeutische Zwischenprodukte: Werden bei der Synthese von borhaltigen Arzneimitteln (z. B. Boronophenylalanin) für die Bor-Neutroneneinfangtherapie (BNCT) oder als Dotierstoffe für antibakterielle Materialien verwendet.
