Неметално соединение составено од силициум и азот, силициум нитрид (Si3N4) е исто така напреден керамички материјал со најприлагодлива мешавина на механички, термички и електрични својства. Дополнително, во споредба со повеќето други керамички производи, таа е керамика со високи перформанси со низок коефициент на термичка експанзија која нуди одлична отпорност на термички удари.
Карактеристики
Поради нискиот коефициент на термичка експанзија, материјалот има многу висока отпорност на термички удар и добра цврстина на фрактура. Работните парчиња Si3N4 се отпорни на удари и удари. Овие работни парчиња можат да толерираат работни температури до 1400 °C и се отпорни на хемикалии, корозивни ефекти и специфични стопени метали како алуминиум, како и киселини и алкални раствори. Друга карактеристика е неговата мала густина. Има мала густина од 3,2 до 3,3 g/cm3, што е речиси лесно како алуминиум (2,7 g/cm3) и има максимална јачина на свиткување од ≥900 MPa.
Покрај тоа, Si3N4 се карактеризира со висока отпорност на абење и ги надминува високите температурни својства на повеќето метали, како што се јачината на висока температура и отпорноста на лази. Тој нуди супериорна мешавина на отпорност на лази и оксидација и ги надминува способностите за висока температура на повеќето метали. Благодарение на ниската топлинска спроводливост и силната отпорност на абење, може да ги издржи најтешките околности во најсложените индустриски апликации. Покрај тоа, силициум нитрид е одлична опција кога се потребни способности за висока температура и големо оптоварување.
Својства
● Висока цврстина на скршеници
● Добра јакост на виткање
● Екстремно мала густина
● Неверојатна силна отпорност на термички шок
● Висока работна температура во оксидирачки атмосфери
Метод на производство
Петте различни процеси што се користат за производство на силициум нитрид - водат до малку различни работни материјали и апликации.
SRBSN (силициум нитрид поврзан со реакција)
GPSN (силикон нитрид синтеруван со притисок на гас)
HPSN (топло цеден силициум нитрид)
HIP-SN (топол изостатски пресуван силициум нитрид)
RBSN (силициум нитрид поврзан со реакција)
Меѓу овие пет, GPSN е најчесто користен метод на производство.
Примери за апликација
Топки и тркалачки елементи за светлина
Поради нивната голема цврстина на фрактура и добри триболошки својства, силициум нитридната керамика е идеално прилагодена за употреба како топки и елементи за тркалање за лесни, исклучително прецизни лежишта, тешки алатки за формирање керамика и високо напрегнати автомобилски компоненти. Дополнително, техниките на заварување користат силна отпорност на термички шок на материјалите и отпорност на високи температури.
Апликации за високи температури
Покрај тоа, долго време се користи во апликации на високи температури. Фактот дека е еден од ретките монолитни керамички материјали што може да ги издржи екстремните термички шокови и температурните градиенти произведени од ракетните мотори со водород/кислород.
Автомобилска индустрија
Во моментов, материјалот од силициум нитрид се користи првенствено во автомобилската индустрија во апликации за делови на моторот и додатоци на моторот, како што се турбо полначи за помала инерција и намалено доцнење и емисии на моторот, приклучоци за сјај за побрзо стартување, вентили за контрола на издувните гасови за зголемено забрзување и подлоги за рокери за пониски абење кај моторите на гас.
Индустрија за електроника
Поради неговите посебни електрични својства, во апликациите во микроелектрониката, силициум нитрид се повеќе се користи како изолатор и хемиска бариера во производството на интегрирани кола за безбедно пакување на уредите. Силициум нитрид се користи како пасивационен слој со висока дифузна бариера против натриумовите јони и водата, кои се две клучни причини за корозија и нестабилност во микроелектрониката. Во кондензаторите за аналогни уреди, супстанцијата се користи и како електричен изолатор помеѓу полисиликонските слоеви.
Заклучок
Керамиката со силикон нитрид се корисни материјали. Секој тип на оваа керамика има уникатни карактеристики што го прават корисен во различни сектори. Разбирањето на многуте сорти на силициум нитрид керамика го олеснува изборот на најдобриот за дадена апликација.
