सिलिकॉन और नाइट्रोजन से बना एक गैर-धातु यौगिक, सिलिकॉन नाइट्राइड (Si3N4) भी यांत्रिक, थर्मल और विद्युत गुणों के सबसे अनुकूलनीय मिश्रण के साथ एक उन्नत सिरेमिक सामग्री है। इसके अतिरिक्त, अधिकांश अन्य सिरेमिक की तुलना में, यह कम थर्मल विस्तार गुणांक वाला एक उच्च प्रदर्शन वाला सिरेमिक है जो उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध प्रदान करता है।

विशेषताएँ

इसके कम थर्मल विस्तार गुणांक के कारण, सामग्री में बहुत अधिक थर्मल शॉक प्रतिरोध और अच्छी फ्रैक्चर क्रूरता होती है। Si3N4 वर्कपीस प्रभावों और झटकों के प्रति प्रतिरोधी हैं। ये वर्कपीस 1400 डिग्री सेल्सियस तक के ऑपरेशन तापमान को सहन कर सकते हैं और रसायनों, संक्षारक प्रभावों और एल्यूमीनियम जैसी विशिष्ट पिघली हुई धातुओं के साथ-साथ एसिड और क्षारीय समाधानों के प्रतिरोधी हैं। एक अन्य विशेषता इसका कम घनत्व है। इसका कम घनत्व 3.2 से 3.3 ग्राम/सेमी3 है, जो लगभग एल्यूमीनियम (2.7 ग्राम/सेमी3) जितना हल्का है, और इसकी अधिकतम झुकने की ताकत ≥900 एमपीए है।

इसके अलावा, Si3N4 को पहनने के लिए उच्च प्रतिरोध की विशेषता है और अधिकांश धातुओं के उच्च तापमान गुणों, जैसे उच्च तापमान ताकत और रेंगना प्रतिरोध से अधिक है। यह रेंगना और ऑक्सीकरण प्रतिरोध का बेहतर मिश्रण प्रदान करता है और अधिकांश धातुओं की उच्च तापमान क्षमताओं से बेहतर प्रदर्शन करता है। इसकी कम तापीय चालकता और मजबूत पहनने के प्रतिरोध के कारण, यह सबसे अधिक मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों में सबसे कठिन परिस्थितियों का सामना कर सकता है। इसके अलावा, जब उच्च तापमान और उच्च-लोड क्षमताओं की आवश्यकता होती है तो सिलिकॉन नाइट्राइड एक बढ़िया विकल्प है।

गुण

● उच्च फ्रैक्चर क्रूरता

● अच्छी लचीली ताकत

● अत्यंत कम घनत्व

● अविश्वसनीय मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध

● ऑक्सीकरण वातावरण में उच्च कार्य तापमान

उत्पाद विधि

सिलिकॉन नाइट्राइड बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली पांच विभिन्न प्रक्रियाएं-थोड़ी भिन्न कार्य सामग्री और अनुप्रयोगों को जन्म देती हैं।

• एसआरबीएसएन (प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन नाइट्राइड)

• जीपीएसएन (गैस दबाव सिन्टरयुक्त सिलिकॉन नाइट्राइड)

• एचपीएसएन (हॉट-प्रेस्ड सिलिकॉन नाइट्राइड)

• एचआईपी-एसएन (गर्म आइसोस्टैटिक रूप से दबाया गया सिलिकॉन नाइट्राइड)

• आरबीएसएन (प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन नाइट्राइड)

इन पाँचों में, जीपीएसएन उत्पादन की सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधि है।

अनुप्रयोग उदाहरण

प्रकाश के लिए गेंदें और रोलिंग तत्व

उनकी महान फ्रैक्चर क्रूरता और अच्छे ट्राइबोलॉजिकल गुणों के कारण, सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक प्रकाश, बेहद सटीक बीयरिंग, हेवी-ड्यूटी सिरेमिक बनाने वाले उपकरण और अत्यधिक तनाव वाले ऑटोमोटिव घटकों के लिए गेंदों और रोलिंग तत्वों के रूप में उपयोग के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हैं। इसके अतिरिक्त, वेल्डिंग तकनीक सामग्री के मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रतिरोध का उपयोग करती है।

उच्च तापमान अनुप्रयोग

इसके अलावा, इसका उपयोग लंबे समय से उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों में किया जाता रहा है। तथ्य यह है कि यह कुछ अखंड सिरेमिक सामग्रियों में से एक है जो हाइड्रोजन/ऑक्सीजन रॉकेट इंजन द्वारा उत्पादित अत्यधिक थर्मल झटके और तापमान प्रवणता का सामना कर सकती है।

मोटर वाहन उद्योग

वर्तमान में, सिलिकॉन नाइट्राइड सामग्री का उपयोग मुख्य रूप से मोटर वाहन उद्योग में इंजन भागों और इंजन सहायक इकाइयों के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कम जड़ता और कम इंजन अंतराल और उत्सर्जन के लिए टर्बोचार्जर, त्वरित स्टार्टअप के लिए ग्लो प्लग, बढ़ी हुई त्वरण के लिए निकास गैस नियंत्रण वाल्व, और कम घिसाव के लिए गैस इंजन के लिए रॉकर आर्म पैड।

इलैक्ट्रॉनिक्स उद्योग

अपने विशिष्ट विद्युत गुणों के कारण, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में, सिलिकॉन नाइट्राइड का उपयोग उपकरणों की सुरक्षित पैकेजिंग के लिए एकीकृत सर्किट के उत्पादन में एक इन्सुलेटर और रासायनिक बाधा के रूप में तेजी से किया जा रहा है। सिलिकॉन नाइट्राइड का उपयोग सोडियम आयनों और पानी के खिलाफ उच्च प्रसार बाधा के साथ निष्क्रियता परत के रूप में किया जाता है, जो माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में संक्षारण और अस्थिरता के दो प्रमुख कारण हैं। एनालॉग उपकरणों के कैपेसिटर में, पदार्थ का उपयोग पॉलीसिलिकॉन परतों के बीच विद्युत इन्सुलेटर के रूप में भी किया जाता है।

निष्कर्ष

सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक उपयोगी सामग्री हैं। इस सिरेमिक के प्रत्येक प्रकार में अद्वितीय विशेषताएं हैं जो इसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोगी बनाती हैं। सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक की कई किस्मों को समझने से किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए सर्वश्रेष्ठ का चयन करना आसान हो जाता है।