सिलिकॉन आणि नायट्रोजन, सिलिकॉन नायट्राइड (Si3N4) यांचे बनलेले एक नॉन-मेटलिक कंपाऊंड देखील यांत्रिक, थर्मल आणि इलेक्ट्रिकल गुणधर्मांचे सर्वात अनुकूल मिश्रण असलेले एक प्रगत सिरेमिक सामग्री आहे. याव्यतिरिक्त, इतर बहुतेक सिरॅमिकच्या तुलनेत, हे कमी थर्मल विस्तार गुणांक असलेले उच्च-कार्यक्षम सिरेमिक आहे जे उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध देते.

वैशिष्ट्ये

त्याच्या कमी थर्मल विस्तार गुणांकामुळे, सामग्रीमध्ये खूप उच्च थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि चांगला फ्रॅक्चर कडकपणा आहे. Si3N4 वर्कपीस आघात आणि धक्क्यांना प्रतिरोधक असतात. हे वर्कपीसेस 1400 °C पर्यंतचे ऑपरेशन तापमान सहन करू शकतात आणि रसायने, संक्षारक प्रभाव आणि अॅल्युमिनियम सारख्या विशिष्ट वितळलेल्या धातू तसेच ऍसिड आणि अल्कधर्मी द्रावणांना प्रतिरोधक असतात. आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे त्याची कमी घनता. त्याची कमी घनता 3.2 ते 3.3 g/cm3 आहे, जी जवळजवळ अॅल्युमिनियम (2.7 g/cm3) इतकी हलकी आहे, आणि त्याची कमाल झुकण्याची ताकद ≥900 MPa आहे.

याव्यतिरिक्त, Si3N4 हे परिधान करण्यासाठी उच्च प्रतिरोधकतेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे आणि बहुतेक धातूंचे उच्च-तापमान गुणधर्म ओलांडते, जसे की उच्च-तापमान शक्ती आणि रांगणे प्रतिरोध. हे रेंगाळणे आणि ऑक्सिडेशन प्रतिरोधनाचे उत्कृष्ट मिश्रण देते आणि बहुसंख्य धातूंच्या उच्च-तापमान क्षमतांना मागे टाकते. कमी उष्णता चालकता आणि मजबूत पोशाख प्रतिरोधकतेमुळे धन्यवाद, ते सर्वात जास्त मागणी असलेल्या औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये सर्वात कठोर परिस्थितीला तोंड देऊ शकते. शिवाय, उच्च-तापमान आणि उच्च-भार क्षमता आवश्यक असताना सिलिकॉन नायट्राइड हा एक उत्तम पर्याय आहे.

गुणधर्म

● उच्च फ्रॅक्चर कडकपणा

● चांगली लवचिक शक्ती

● अत्यंत कमी घनता

● अविश्वसनीय मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध

● ऑक्सिडायझिंग वातावरणात उच्च कार्यरत तापमान

उत्पादन पद्धत

सिलिकॉन नायट्राइड तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या पाच विविध प्रक्रियांमुळे थोडे वेगळे काम करणारे साहित्य आणि अनुप्रयोग तयार होतात.

• SRBSN (प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन नायट्राइड)

• GPSN (गॅस प्रेशर सिंटर्ड सिलिकॉन नायट्राइड)

• HPSN (हॉट-प्रेस्ड सिलिकॉन नायट्राइड)

• HIP-SN (गरम आयसोस्टॅटिकली दाबलेले सिलिकॉन नायट्राइड)

• RBSN (प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन नायट्राइड)

या पाचपैकी, GPSN ही उत्पादनाची सर्वाधिक वापरली जाणारी पद्धत आहे.

अर्ज उदाहरणे

प्रकाशासाठी बॉल आणि रोलिंग घटक

त्यांच्या उत्कृष्ट फ्रॅक्चर कडकपणामुळे आणि चांगल्या ट्रायबोलॉजिकल गुणधर्मांमुळे, सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्स बॉल आणि रोलिंग एलिमेंट्स म्हणून प्रकाश, अत्यंत अचूक बेअरिंग्स, हेवी-ड्यूटी सिरॅमिक फॉर्मिंग टूल्स आणि अत्यंत तणावपूर्ण ऑटोमोटिव्ह घटकांसाठी उपयुक्त आहेत. याव्यतिरिक्त, वेल्डिंग तंत्र सामग्रीचा मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि उच्च-तापमान प्रतिरोध वापरतात.

उच्च-तापमान अनुप्रयोग

याशिवाय, हे बर्याच काळापासून उच्च-तापमान अनुप्रयोगांमध्ये कार्यरत आहे. हायड्रोजन/ऑक्सिजन रॉकेट इंजिनद्वारे उत्पादित होणारे अत्यंत थर्मल शॉक आणि तापमान ग्रेडियंटचा सामना करू शकणार्‍या काही मोनोलिथिक सिरॅमिक मटेरियलपैकी हे एक आहे.

वाहन उद्योग

सध्या, सिलिकॉन नायट्राइड मटेरिअलचा वापर ऑटोमोटिव्ह उद्योगात प्रामुख्याने इंजिन पार्ट्स आणि इंजिन ऍक्सेसरी युनिट्सच्या ऍप्लिकेशन्समध्ये केला जातो, जसे की कमी जडत्वासाठी टर्बोचार्जर आणि कमी इंजिन लॅग आणि उत्सर्जन, जलद स्टार्टअपसाठी ग्लो प्लग, वाढीव प्रवेगासाठी एक्झॉस्ट गॅस कंट्रोल व्हॉल्व्ह आणि रॉकर गॅस आर्म्स कमी करण्यासाठी.

इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग

त्याच्या विशिष्ट विद्युत गुणधर्मांमुळे, मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक ऍप्लिकेशन्समध्ये, सिलिकॉन नायट्राइडचा वापर उपकरणांच्या सुरक्षित पॅकेजिंगसाठी एकात्मिक सर्किट्सच्या निर्मितीमध्ये इन्सुलेटर आणि रासायनिक अडथळा म्हणून वाढतो. सिलिकॉन नायट्राइडचा वापर सोडियम आयन आणि पाण्याच्या विरूद्ध उच्च प्रसार अडथळा असलेल्या पॅसिव्हेशन लेयर म्हणून केला जातो, जी मायक्रोइलेक्ट्रॉनिकमध्ये गंज आणि अस्थिरतेची दोन प्रमुख कारणे आहेत. अॅनालॉग उपकरणांसाठी कॅपेसिटरमध्ये, पदार्थाचा वापर पॉलीसिलिकॉन स्तरांमधील विद्युत विद्युतरोधक म्हणून देखील केला जातो.

निष्कर्ष

सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्स ही उपयुक्तता सामग्री आहेत. या सिरॅमिकच्या प्रत्येक प्रकारात अनन्य वैशिष्ट्ये आहेत ज्यामुळे ती विविध क्षेत्रांमध्ये उपयुक्त ठरते. सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्सचे अनेक प्रकार समजून घेतल्याने दिलेल्या अनुप्रयोगासाठी सर्वोत्तम निवडणे सोपे होते.