氮化硼(bn)在锻造润滑剂上之应用

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1、氮化硼(BN)在鍛造潤滑劑上之應用金屬中心—沈鎮虎氮化硼（BN）ㄧ共有三種結晶構造，分別是六方氮化硼（HBN），密排六方氮化硼（WBN）和立方氮化硼（CBN）。WBN和CBN是由HBN在高溫、高壓下轉變而成，HBN在常壓是穩定相，WBN和CBN是高壓穩定相，在常壓下是亞穩相。雖然立方氮化硼（簡稱CBN），其硬度接近世界上最硬的金剛石，但是HBN卻具有類似石墨的層狀結晶結構（圖一），其晶體結構為每一層由B、N原子相間排列成六角環網路，層內原子之間由很強的共價鍵所結合，所以結構緊密；層間則為分子鍵結合，結合力弱，所以層間容易受側推剪力而互相滑動。（層內B-N原子間距0.142nm,彈

2、性模量為910Gpa，而層間原子間距為0.335nm,彈性模量只有30Gpa），並且HBN顏色為白色所以向來有白石墨之稱。石墨結構HBN結構圖一、HBN具有類似石墨的層狀結構由於六方氮化硼具有類似石墨的層狀結晶結構，所以六方氮化硼也和石墨ㄧ樣，具有很好的潤滑性，和一般熱間鍛造常用的石墨潤滑劑相比較，六方氮化硼雖然價格偏高，但如圖二所示，石墨在使用溫度超過400度的時候，石墨的潤滑性能，將會急遽下降，但六方氮化硼在600℃時，摩擦係數仍然維持在0.2左右，潤滑性能受溫度的影響很小，所以可以看出六方氮化硼特別適用於高溫鍛造，並且HBN的顏色為白色，不會污染鍛造製品，乾淨且環保。圖二、

3、四種常用固態潤滑劑：六方氮化硼與石墨、二硫化鉬及滑石溫度與摩擦係數關係的比較目前在一些特殊合金的鍛造製程中（例如鈦合金鍛造），會在胚料本體被覆一層玻璃系防氧劑，以達到加熱過程中減少胚料氧化的效果並作為鍛造過程中的潤滑劑，但通常這些玻璃系防氧劑的潤滑效果並不理想，所以業者會在模具上再噴覆一層石墨，以加強鍛造時的潤滑效果。其中由於玻璃系防氧劑被覆與去除過程所使用的溶劑會對環境造成污染，所以這樣的製程並無法達到綠色生產的目標。本文建議如果能以水溶性六方氮化硼來取代玻璃系防氧劑與石墨，由於玻璃系防氧劑本身價格也很高，所以改用六方氮化硼，生產成本並不會增加，但卻可以顯著改善鍛造廠的工作環境

4、，並將鍛造產業帶入綠色生產產業的行列之中。