’n Nie-metaalverbinding wat uit silikon en stikstof bestaan, silikonnitried (Si3N4) is ook ’n gevorderde keramiekmateriaal met die mees aanpasbare mengsel van meganiese, termiese en elektriese eienskappe. Boonop, in vergelyking met die meeste ander keramiek, is dit 'n hoëprestasie-keramiek met 'n lae termiese uitsettingskoëffisiënt wat uitstekende termiese skokweerstand bied.
Kenmerke
As gevolg van sy lae termiese uitsettingskoëffisiënt, het die materiaal 'n baie hoë termiese skokweerstand en goeie breuktaaiheid. Si3N4-werkstukke is bestand teen stote en skokke. Hierdie werkstukke kan werkstemperature van tot 1400 °C verdra en is bestand teen chemikalieë, korrosiewe effekte en spesifieke gesmelte metale soos aluminium, asook sure en alkaliese oplossings. Nog 'n kenmerk is sy lae digtheid. Dit het 'n lae digtheid van 3,2 tot 3,3 g/cm3, wat amper so lig soos aluminium is (2,7 g/cm3), en dit het 'n maksimum buigsterkte van ≥900 MPa.
Boonop word Si3N4 gekenmerk deur hoë weerstand teen slytasie en oortref die hoë-temperatuur-eienskappe van die meeste metale, soos hoë-temperatuursterkte en kruipweerstand. Dit bied 'n voortreflike mengsel van kruip- en oksidasieweerstand en presteer beter as die hoëtemperatuur-vermoëns van die meeste metale. Danksy sy lae hittegeleiding en sterk slytweerstand kan dit die moeilikste omstandighede in die mees veeleisende industriële toepassings weerstaan. Boonop is silikonnitried 'n uitstekende opsie wanneer hoëtemperatuur- en hoëladingsvermoëns vereis word.
Eienskappe
● Hoë breuktaaiheid
● Goeie buigsterkte
● Uiters lae digtheid
● Ongelooflike sterk termiese skokweerstand
● Hoë werkstemperatuur in oksiderende atmosfeer
Produksie metode
Die vyf verskillende prosesse wat gebruik word om silikonnitried te maak - lei tot effens verskillende werkmateriaal en toepassings.
SRBSN (reaksiegebonde silikonnitried)
GPSN (gasdruk gesinterde silikonnitried)
HPSN (warmgeperste silikonnitried)
HIP-SN (warm isostaties geperste silikonnitried)
RBSN (reaksiegebonde silikonnitried)
Onder hierdie vyf is GPSN die mees gebruikte metode van produksie.
Toepassingsvoorbeelde
Balle en rolelemente vir lig
As gevolg van hul groot breuktaaiheid en goeie tribologiese eienskappe, is silikonnitried keramiek by uitstek geskik vir gebruik as balle en rolelemente vir ligte, uiters presiese laers, swaardiens keramiekvormgereedskap en hoogs gespanne motorkomponente. Boonop maak sweistegnieke gebruik van materiale se sterk termiese skokweerstand en hoë temperatuurweerstand.
Hoë-temperatuur toepassings
Boonop word dit lank reeds in hoëtemperatuurtoepassings gebruik. Die feit dat dit een van die min monolitiese keramiekmateriale is wat die uiterste termiese skok en temperatuurgradiënte kan weerstaan wat deur waterstof/suurstof-vuurpylenjins geproduseer word.
Motorbedryf
Tans word die silikonnitriedmateriaal hoofsaaklik in die motorbedryf gebruik in toepassings vir enjinonderdele en enjinbykomstighede, soos turbo-aanjaers vir laer traagheid en verminderde enjinvertraging en emissies, gloeiproppe vir vinniger aanskakel, uitlaatgasbeheerkleppe vir verhoogde versnelling, en wiparmkussings vir gasenjins om slytasie te verminder.
Elektroniese industrie
As gevolg van sy duidelike elektriese eienskappe, in mikro-elektroniese toepassings, word silikonnitried toenemend gebruik as 'n isolator en chemiese versperring in die vervaardiging van geïntegreerde stroombane vir die veilige verpakking van toestelle. Silikonnitried word gebruik as 'n passiveringslaag met 'n hoë diffusieversperring teen natriumione en water, wat twee sleuteloorsake van korrosie en onstabiliteit in mikro-elektronika is. In kapasitors vir analoog toestelle word die stof ook as 'n elektriese isolator tussen polisilicon lae gebruik.
Afsluiting
Silikonnitried-keramiek is nutsmateriaal. Elke tipe van hierdie keramiek het unieke kenmerke wat dit nuttig maak in 'n verskeidenheid sektore. Om die baie variëteite van silikonnitried keramiek te verstaan, maak dit maklik om die beste een vir 'n gegewe toepassing te kies.
