Неметално једињење које се састоји од силицијума и азота, силицијум нитрида (Си3Н4) је такође напредан керамички материјал са најприлагодљивијом мешавином механичких, термичких и електричних својстава. Поред тога, у поређењу са већином друге керамике, то је керамика високих перформанси са ниским коефицијентом термичког ширења која нуди одличну отпорност на топлотни удар.
Карактеристике
Због ниског коефицијента топлотног ширења, материјал има веома високу отпорност на топлотни удар и добру жилавост лома. Си3Н4 радни комади су отпорни на ударце. Ови радни предмети могу да толеришу радне температуре до 1400 °Ц и отпорни су на хемикалије, корозивне ефекте и специфичне растопљене метале као што је алуминијум, као и киселине и алкалне растворе. Још једна карактеристика је његова мала густина. Има малу густину од 3,2 до 3,3 г/цм3, што је скоро једнако лагано као алуминијум (2,7 г/цм3), и има максималну чврстоћу на савијање од ≥900 МПа.
Поред тога, Си3Н4 карактерише висока отпорност на хабање и превазилази својства већине метала при високим температурама, као што су чврстоћа на високој температури и отпорност на пузање. Нуди супериорну мешавину отпорности на пузање и оксидацију и надмашује способност већине метала при високим температурама. Захваљујући ниској топлотној проводљивости и јакој отпорности на хабање, може да издржи најтеже околности у најзахтевнијим индустријским применама. Штавише, силицијум нитрид је одлична опција када су потребне могућности високе температуре и великог оптерећења.
Својства
● Висока отпорност на лом
● Добра чврстоћа на савијање
● Изузетно мала густина
● Невероватно јака отпорност на термални удар
● Висока радна температура у оксидирајућој атмосфери
Метод производње
Пет различитих процеса који се користе за прављење силицијум нитрида — доводе до мало другачијих радних материјала и апликација.
СРБСН (реакционо везан силицијум нитрид)
ГПСН (гасни синтеровани силицијум нитрид под притиском)
ХПСН (вруће пресовани силицијум нитрид)
ХИП-СН (вруће изостатички пресован силицијум нитрид)
РБСН (реакционо везан силицијум нитрид)
Међу ових пет, ГПСН је најчешће коришћени метод производње.
Примери примене
Куглице и котрљајући елементи за светлост
Због своје велике жилавости на ломљење и добрих триболошких својстава, керамика од силицијум нитрида је идеална за употребу као куглице и котрљајући елементи за лаке, изузетно прецизне лежајеве, алате за формирање керамике за тешке услове и аутомобилске компоненте под великим оптерећењем. Поред тога, технике заваривања користе јаку отпорност материјала на топлотни удар и отпорност на високе температуре.
Примене на високим температурама
Осим тога, дуго се користи у апликацијама на високим температурама. Чињеница да је то један од ретких монолитних керамичких материјала који могу да издрже екстремне топлотне ударе и температурне градијенте које производе ракетни мотори водоник/кисеоник.
Аутомобилска индустрија
Тренутно се материјал силицијум нитрида користи првенствено у аутомобилској индустрији у апликацијама за делове мотора и додатне јединице мотора, као што су турбо пуњачи за мању инерцију и смањење заостајања мотора и емисија, грејалице за брже покретање, вентили за контролу издувних гасова за повећано убрзање, и јастучићи за клацкалице за гасне моторе за смањење хабања.
Електронска индустрија
Због својих посебних електричних својстава, у микроелектроничким апликацијама, силицијум нитрид се све више користи као изолатор и хемијска баријера у производњи интегрисаних кола за безбедно паковање уређаја. Силицијум нитрид се користи као пасивациони слој са високом дифузионом баријером против натријумових јона и воде, који су два кључна узрока корозије и нестабилности у микроелектроници. У кондензаторима за аналогне уређаје, супстанца се такође користи као електрични изолатор између слојева полисилицијума.
Закључак
Керамика од силицијум нитрида је употребни материјал. Сваки тип ове керамике има јединствене карактеристике које га чине корисним у различитим секторима. Разумевање многих варијанти керамике силицијум нитрида олакшава одабир најбоље за дату примену.
