Когда говорят о карбиде бора, многие сразу представляют чёрный порошок – но кристаллическая форма это совсем другая история. В промышленности до сих пор путают обычный технический карбид бора с монокристаллами, хотя разница в твёрдости достигает 30%. На своём опыте знаю, как сложно объяснить заказчикам, почему карбид бора кристаллический стоит втрое дороже при кажущейся схожести состава.
На нашем производстве в Яане долго не могли стабилизировать процесс выращивания кристаллов размером более 2 мм. Проблема была в температурном градиенте – при резком охлаждении образовывались трещины по плоскостям спайности. Пришлось переделывать систему отжига трижды.
Интересно, что китайские производители редко указывают в спецификациях ориентацию кристаллов. Хотя для абразивных применений это критично – при неправильной ориентации карбид бора истирается в 1.5 раза быстрее. Мы в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив начали маркировать партии по этому параметру только с 2018 года.
Сейчас на линии глубокой переработки используем метод Стокбаргера для получения пластин до 80 мм в диаметре. Но выход годных изделий всё ещё не превышает 65% – брак в основном по дефектам структуры.
При микроскопии часто вижу включения карбида кремния – их наличие снижает износостойкость на 20-25%. Раньше думали, что это от примесей в исходном боре, но оказалось – проблема в графитовой футеровке печей.
Самое сложное – выловить микропоры размером менее 50 мкм. Для бронекерамики такой дефект фатален – при ударе трещина пойдёт именно от этих пор. На сайте cn-boroncarbide.ru мы как раз указываем максимально допустимую концентрацию дефектов для разных марок.
Марка 'Хуангэн' изначально создавалась именно для ответственных применений – там требования к чистоте сырья на порядок строже. Но даже при этом в каждой партии бывает 3-5% кристаллов с неоднородностью твёрдости.
В 2019 году был курьёзный случай – заказчик жаловался на быстрый износ сопел для пескоструйки. Оказалось, они использовали карбид бора кристаллический для работы с кварцевым песком – а это как ножом масло резать. Пришлось объяснять, что для абразивных сред нужен спечённый карбид бора, а не монокристаллы.
Для бронезащиты сейчас идёт переход на гексагональные пластины вместо традиционных круглых – так меньше стыков и выше стойкость. Но производители не всегда успевают за этими тенденциями.
Интересно, что в полупроводниковой промышленности стали требовать кристаллы с определённой электропроводностью – это добавило головной боли технологам. Приходится легировать бор during synthesis, что усложняет процесс.
Когда в 2015 запускали первую линию на 3000 тонн, себестоимость была почти в два раза выше плановой. Основные потери – на газостатические прессы и очистку технологических газов.
Сейчас с линией глубокой переработки на 2000 тонн ситуация улучшилась, но рентабельность всё ещё ниже, чем у порошковых аналогов. Хотя для специальных применений карбид бора кристаллический остаётся незаменимым.
Инвестиции в 50 миллионов юаней изначально казались чрезмерными, но сейчас понимаем – без этого не выйти бы на уровень качества, который признают клиенты. Кстати, уставной капитал в 15 миллионов как раз позволил пережить первый год с минимальной рентабельностью.
Сейчас экспериментируем с получением пластин диаметром до 120 мм – пока стабильно получается только 60-70% без трещин. Основная проблема – разные коэффициенты термического расширения в направлениях a и c.
В промышленном парке Чжума планируем построить отдельный цех для синтеза особо чистого бора – сейчас закупаем в Японии, а это 40% себестоимости.
К 2025 хотим полностью перейти на собственное сырьё – тогда сможем конкурировать с немецкими производителями по цене. Годовой объём в 100 миллионов юаней при полной загрузке – вполне достижимая цель, учитывая растущий спрос на карбид бора кристаллический в ВПК и энергетике.
