સિલિકોન અને નાઇટ્રોજનનું બનેલું બિન-ધાતુનું સંયોજન, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ (Si3N4) પણ યાંત્રિક, થર્મલ અને ઇલેક્ટ્રિકલ ગુણધર્મોના સૌથી વધુ અનુકૂલનક્ષમ મિશ્રણ સાથે અદ્યતન સિરામિક સામગ્રી છે. વધુમાં, મોટા ભાગના અન્ય સિરામિક્સની તુલનામાં, તે નીચા થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક સાથે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સિરામિક છે જે ઉત્તમ થર્મલ શોક પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે.

વિશેષતા

તેના નીચા થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંકને લીધે, સામગ્રીમાં ખૂબ ઊંચી થર્મલ આંચકો પ્રતિકાર અને સારી અસ્થિભંગની કઠિનતા છે. Si3N4 વર્કપીસ અસર અને આંચકા સામે પ્રતિરોધક છે. આ વર્કપીસ 1400 °C સુધીના ઓપરેશન તાપમાનને સહન કરી શકે છે અને રસાયણો, કાટ લાગતી અસરો અને એલ્યુમિનિયમ જેવી ચોક્કસ પીગળેલી ધાતુઓ તેમજ એસિડ અને આલ્કલાઇન સોલ્યુશન સામે પ્રતિરોધક છે. અન્ય લક્ષણ તેની ઓછી ઘનતા છે. તેની નીચી ઘનતા 3.2 થી 3.3 g/cm3 છે, જે લગભગ એલ્યુમિનિયમ (2.7 g/cm3) જેટલી હલકી છે, અને તેની મહત્તમ બેન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ ≥900 MPa છે.

વધુમાં, Si3N4 એ પહેરવા માટે ઉચ્ચ પ્રતિકાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને મોટાભાગની ધાતુઓના ઉચ્ચ-તાપમાન ગુણધર્મોને ઓળંગે છે, જેમ કે ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ અને ક્રીપ પ્રતિકાર. તે ક્રીપ અને ઓક્સિડેશન પ્રતિકારનું શ્રેષ્ઠ મિશ્રણ પ્રદાન કરે છે અને મોટાભાગની ધાતુઓની ઉચ્ચ-તાપમાન ક્ષમતાઓ કરતાં વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે. તેની ઓછી ઉષ્મા વાહકતા અને મજબૂત વસ્ત્રો પ્રતિકાર માટે આભાર, તે સૌથી વધુ માંગવાળા ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં સખત સંજોગોનો સામનો કરી શકે છે. વધુમાં, જ્યારે ઉચ્ચ-તાપમાન અને ઉચ્ચ-લોડ ક્ષમતાઓ જરૂરી હોય ત્યારે સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ એ એક શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે.

ગુણધર્મો

● ઉચ્ચ અસ્થિભંગની કઠિનતા

● સારી ફ્લેક્સરલ તાકાત

● અત્યંત ઓછી ઘનતા

● અતુલ્ય મજબૂત થર્મલ આંચકો પ્રતિકાર

● ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં ઉચ્ચ કાર્યકારી તાપમાન

ઉત્પાદન પદ્ધતિ

સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ બનાવવા માટે વપરાતી પાંચ વિવિધ પ્રક્રિયાઓ - થોડી અલગ કાર્યકારી સામગ્રી અને એપ્લિકેશન તરફ દોરી જાય છે.

• SRBSN (પ્રતિક્રિયા-બોન્ડેડ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ)

• GPSN (ગેસ પ્રેશર સિન્ટર્ડ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ)

• HPSN (હોટ-પ્રેસ્ડ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ)

• HIP-SN (હોટ આઇસોસ્ટેટિકલી દબાયેલ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ)

• RBSN (પ્રતિક્રિયા-બોન્ડેડ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ)

આ પાંચ પૈકી, GPSN એ ઉત્પાદનની સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે.

એપ્લિકેશન ઉદાહરણો

પ્રકાશ માટે બોલ્સ અને રોલિંગ તત્વો

તેમની મહાન અસ્થિભંગની કઠિનતા અને સારી ટ્રિબૉલોજિકલ ગુણધર્મોને લીધે, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક્સ પ્રકાશ, અત્યંત ચોક્કસ બેરિંગ્સ, હેવી-ડ્યુટી સિરામિક ફોર્મિંગ ટૂલ્સ અને અત્યંત ભારયુક્ત ઓટોમોટિવ ઘટકો માટે બોલ અને રોલિંગ તત્વો તરીકે ઉપયોગ માટે આદર્શ રીતે અનુકૂળ છે. વધુમાં, વેલ્ડીંગ તકનીકો સામગ્રીના મજબૂત થર્મલ આંચકા પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકારનો ઉપયોગ કરે છે.

ઉચ્ચ-તાપમાન એપ્લિકેશન્સ

આ ઉપરાંત, તે લાંબા સમયથી ઉચ્ચ-તાપમાનના કાર્યક્રમોમાં કાર્યરત છે. હકીકત એ છે કે તે થોડા મોનોલિથિક સિરામિક પદાર્થોમાંથી એક છે જે હાઇડ્રોજન/ઓક્સિજન રોકેટ એન્જિનો દ્વારા ઉત્પાદિત થર્મલ આંચકા અને તાપમાનના ગ્રેડિએન્ટ્સનો સામનો કરી શકે છે.

ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગ

હાલમાં, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સામગ્રીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં એન્જિનના ભાગો અને એન્જિન સહાયક એકમો માટે થાય છે, જેમ કે ઓછી જડતા અને ઘટાડેલા એન્જિન લેગ અને ઉત્સર્જન માટે ટર્બોચાર્જર, ઝડપી સ્ટાર્ટઅપ માટે ગ્લો પ્લગ, વધેલા પ્રવેગ માટે એક્ઝોસ્ટ ગેસ કંટ્રોલ વાલ્વ અને રોકર ગેસ આર્મ્સ માટે એન્જિનના લોઅર આર્મ માટે.

ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગ

તેના વિશિષ્ટ વિદ્યુત ગુણધર્મોને લીધે, માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ એપ્લિકેશન્સમાં, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડનો ઉપયોગ ઉપકરણોના સુરક્ષિત પેકેજિંગ માટે સંકલિત સર્કિટના ઉત્પાદનમાં ઇન્સ્યુલેટર અને રાસાયણિક અવરોધ તરીકે વધુને વધુ થાય છે. સિલિકોન નાઇટ્રાઇડનો ઉપયોગ સોડિયમ આયનો અને પાણી સામે ઉચ્ચ પ્રસરણ અવરોધ સાથે પેસિવેશન લેયર તરીકે થાય છે, જે માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં કાટ અને અસ્થિરતાના બે મુખ્ય કારણો છે. એનાલોગ ઉપકરણો માટેના કેપેસિટર્સમાં, પદાર્થનો ઉપયોગ પોલિસિલિકન સ્તરો વચ્ચે વિદ્યુત અવાહક તરીકે પણ થાય છે.

નિષ્કર્ષ

સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક્સ ઉપયોગિતા સામગ્રી છે. આ સિરામિકના દરેક પ્રકારમાં વિશિષ્ટ વિશેષતાઓ છે જે તેને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગી બનાવે છે. સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક્સની ઘણી જાતોને સમજવાથી આપેલ એપ્લિકેશન માટે શ્રેષ્ઠ પસંદ કરવાનું સરળ બને છે.