O nitruro de silicio (Si3N4), un composto non metálico composto por silicio e nitróxeno, tamén é un material cerámico avanzado coa mestura máis adaptable de propiedades mecánicas, térmicas e eléctricas. Ademais, en comparación coa maioría das outras cerámicas, é unha cerámica de alto rendemento cun baixo coeficiente de expansión térmica que ofrece unha excelente resistencia ao choque térmico.
características
Debido ao seu baixo coeficiente de expansión térmica, o material ten unha moi alta resistencia ao choque térmico e unha boa tenacidade á fractura. As pezas Si3N4 son resistentes aos impactos e golpes. Estas pezas poden tolerar temperaturas de operación de ata 1400 °C e son resistentes aos produtos químicos, aos efectos corrosivos e a metais fundidos específicos como o aluminio, así como aos ácidos e solucións alcalinas. Outra característica é a súa baixa densidade. Ten unha densidade baixa de 3,2 a 3,3 g/cm3, que é case tan lixeiro como o aluminio (2,7 g/cm3), e ten unha resistencia máxima á flexión de ≥900 MPa.
Ademais, Si3N4 caracterízase por unha alta resistencia ao desgaste e supera as propiedades de alta temperatura da maioría dos metais, como a resistencia ás altas temperaturas e a resistencia á fluencia. Ofrece unha mestura superior de resistencia á fluencia e á oxidación e supera as capacidades de alta temperatura da maioría dos metais. Grazas á súa baixa condutividade térmica e á súa forte resistencia ao desgaste, pode soportar as circunstancias máis duras nas aplicacións industriais máis esixentes. Ademais, o nitruro de silicio é unha excelente opción cando se requiren capacidades de alta temperatura e alta carga.
Propiedades
● Alta tenacidade á fractura
● Boa resistencia á flexión
● Densidade moi baixa
● Incrible forte resistencia ao choque térmico
● Alta temperatura de traballo en atmosferas oxidantes
Método de produción
Os cinco procesos utilizados para fabricar nitruro de silicio conducen a materiais de traballo e aplicacións lixeiramente diferentes.
SRBSN (nitruro de silicio unido por reacción)
GPSN (nitruro de silicio sinterizado a presión de gas)
HPSN (nitruro de silicio prensado en quente)
HIP-SN (nitruro de silicio prensado isostáticamente en quente)
RBSN (nitruro de silicio unido por reacción)
Entre estes cinco, o GPSN é o método de produción máis utilizado.
Exemplos de aplicacións
Bolas e elementos rodantes para luz
Debido á súa gran dureza á fractura e ás súas boas propiedades tribolóxicas, as cerámicas de nitruro de silicio son idóneas para o seu uso como bolas e elementos rodantes para rodamentos lixeiros e extremadamente precisos, ferramentas de conformación de cerámica de alta resistencia e compoñentes de automóbiles altamente tensados. Ademais, as técnicas de soldadura fan uso da forte resistencia aos choques térmicos dos materiais e a resistencia ás altas temperaturas.
Aplicacións de alta temperatura
Ademais, úsase durante moito tempo en aplicacións de alta temperatura. O feito de ser un dos poucos materiais cerámicos monolíticos que pode soportar o choque térmico extremo e os gradientes de temperatura producidos polos motores de foguetes de hidróxeno/osíxeno.
Industria da automoción
Actualmente, o material de nitruro de silicio utilízase principalmente na industria do automóbil en aplicacións para pezas de motores e unidades de accesorios do motor, como turbocompresores para unha menor inercia e redución de atraso e emisións do motor, bujías incandescentes para un arranque máis rápido, válvulas de control de gases de escape para aumentar a aceleración e almofadas de balancíns para motores de gas para reducir o desgaste.
Industria electrónica
Debido ás súas distintas propiedades eléctricas, en aplicacións de microelectrónica, o nitruro de silicio úsase cada vez máis como illante e barreira química na produción de circuítos integrados para o envasado seguro de dispositivos. O nitruro de silicio utilízase como unha capa de pasivación cunha alta barreira de difusión contra os ións de sodio e a auga, que son dúas causas fundamentais de corrosión e inestabilidade na microelectrónica. Nos capacitores para dispositivos analóxicos, a substancia tamén se utiliza como illante eléctrico entre as capas de polisilicio.
Conclusión
As cerámicas de nitruro de silicio son materiais de utilidade. Cada tipo desta cerámica ten características únicas que a fan útil en diversos sectores. Comprender as moitas variedades de cerámica de nitruro de silicio fai que sexa fácil seleccionar a mellor para unha aplicación determinada.
