Sebatian bukan logam yang terdiri daripada silikon dan nitrogen, silikon nitrida (Si3N4) juga merupakan bahan seramik termaju dengan gabungan sifat mekanikal, haba dan elektrik yang paling boleh disesuaikan. Selain itu, berbanding kebanyakan seramik lain, ia adalah seramik berprestasi tinggi dengan pekali pengembangan haba yang rendah yang menawarkan rintangan kejutan haba yang sangat baik.
ciri-ciri
Oleh kerana pekali pengembangan haba yang rendah, bahan tersebut mempunyai rintangan kejutan haba yang sangat tinggi dan keliatan patah yang baik. Bahan kerja Si3N4 tahan terhadap hentaman dan hentakan. Bahan kerja ini boleh bertolak ansur dengan suhu operasi sehingga 1400 °C dan tahan terhadap bahan kimia, kesan menghakis dan logam lebur tertentu seperti aluminium, serta asid dan larutan alkali. Ciri lain ialah ketumpatannya yang rendah. Ia mempunyai ketumpatan rendah 3.2 hingga 3.3 g/cm3, yang hampir seringan aluminium (2.7 g/cm3), dan ia mempunyai kekuatan lentur maksimum ≥900 MPa.
Selain itu, Si3N4 dicirikan oleh rintangan haus yang tinggi dan melebihi sifat suhu tinggi kebanyakan logam, seperti kekuatan suhu tinggi dan rintangan rayapan. Ia menawarkan campuran unggul bagi rintangan rayapan dan pengoksidaan serta mengatasi keupayaan suhu tinggi bagi kebanyakan logam. Terima kasih kepada kekonduksian haba yang rendah dan rintangan haus yang kuat, ia boleh menahan keadaan yang paling teruk dalam aplikasi perindustrian yang paling mencabar. Selain itu, silikon nitrida ialah pilihan yang bagus apabila keupayaan suhu tinggi dan beban tinggi diperlukan.
Hartanah
● Keliatan patah yang tinggi
● Kekuatan lenturan yang baik
● Ketumpatan yang sangat rendah
● Rintangan kejutan haba yang kuat yang luar biasa
● Suhu kerja yang tinggi dalam atmosfera pengoksidaan
Kaedah Pengeluaran
Lima pelbagai proses yang digunakan untuk membuat silikon nitrida—membawa kepada bahan dan aplikasi kerja yang sedikit berbeza.
SRBSN (silikon nitrida terikat tindak balas)
GPSN (silikon nitrida tersinter tekanan gas)
HPSN (silikon nitrida ditekan panas)
HIP-SN (silikon nitrida ditekan secara isostatik panas)
RBSN (silikon nitrida terikat tindak balas)
Antara lima ini, GPSN adalah kaedah pengeluaran yang paling kerap digunakan.
Contoh Aplikasi
Bola dan Elemen Bergolek untuk Cahaya
Disebabkan keliatan patahnya yang hebat dan sifat tribologi yang baik, seramik silikon nitrida sesuai untuk digunakan sebagai bola dan elemen gelek untuk galas yang ringan, sangat tepat, alat pembentuk seramik tugas berat dan komponen automotif yang sangat tertekan. Selain itu, teknik kimpalan menggunakan rintangan kejutan haba yang kuat dan rintangan suhu tinggi bahan.
Aplikasi Suhu Tinggi
Selain itu, ia telah lama digunakan dalam aplikasi suhu tinggi. Hakikat bahawa ia adalah salah satu daripada beberapa bahan seramik monolitik yang boleh menahan kejutan haba yang melampau dan kecerunan suhu yang dihasilkan oleh enjin roket hidrogen/oksigen.
Industri automotif
Pada masa ini, bahan silikon nitrida digunakan terutamanya dalam industri automotif dalam aplikasi untuk bahagian enjin dan unit aksesori enjin, seperti pengecas turbo untuk inersia yang lebih rendah dan lag dan pelepasan enjin yang dikurangkan, palam cahaya untuk permulaan yang lebih cepat, injap kawalan gas ekzos untuk peningkatan pecutan, dan pad lengan goyang untuk enjin gas untuk mengurangkan kehausan.
Industri Elektronik
Oleh kerana sifat elektriknya yang berbeza, dalam aplikasi mikroelektronik, silikon nitrida semakin digunakan sebagai penebat dan penghalang kimia dalam pengeluaran litar bersepadu untuk pembungkusan peranti yang selamat. Silikon nitrida digunakan sebagai lapisan pempasifan dengan penghalang resapan tinggi terhadap ion natrium dan air, yang merupakan dua punca utama kakisan dan ketidakstabilan dalam mikroelektronik. Dalam kapasitor untuk peranti analog, bahan itu juga digunakan sebagai penebat elektrik antara lapisan polisilikon.
Kesimpulan
Seramik silikon nitrida ialah bahan utiliti. Setiap jenis seramik ini mempunyai ciri unik yang menjadikannya berguna dalam pelbagai sektor. Memahami pelbagai jenis seramik silikon nitrida menjadikannya mudah untuk memilih yang terbaik untuk aplikasi tertentu.
