1. A két fő útvonal
A szilícium-nitridet (Si3N4) főként két úton állítják elő. A közvetlen nitridálás során a szilíciumpor és a nitrogéngáz magas hőmérsékleten, míg a karbotermikus redukció a szilícium-dioxidot szénnel nitrogénatmoszférában reagáltatja. Mindkét út szilícium-nitrid port állít elő, de különböznek a nyersanyagok, a költségek, a tisztaság és a részecskejellemzők tekintetében, ami dönti el, hogy a gyártó melyik utat választja.
2. A szilícium közvetlen nitridálása
A közvetlen nitridálás során a nagy-tisztaságú szilíciumport nitrogénatmoszférában 1200-1400 Celsius-fokra melegítik. A szilícium nitrogénnel reagál, és exoterm reakcióban szilícium-nitrid keletkezik. A hőmérsékletet és a nitrogénáramot gondosan kell szabályozni, mert a reakció során hő keletkezik, amely túlmelegítheti az ágyat és tökéletlen nitridációt okozhat. A terméket aprítják és a kívánt szemcseméretre őrlik.
3. A szilícium-dioxid karbotermikus redukciója
A karbotermikus redukció a szilícium-dioxidot szénnel keveri, és a keveréket nitrogénben körülbelül 1400-1500 Celsius-fokra melegíti. A szén redukálja a szilícium-dioxidot, és a szilícium nitrogénnel reagálva szilícium-nitrid keletkezik. Ezzel az eljárással finom, egyenletes, szabályozott fázisösszetételű port kaphatunk, de a maradék szenet és szilícium-dioxidot a reakció után oxidációval és savas kezeléssel el kell távolítani.
4. -Szintézis feldolgozása
A szintézis után a port megőrlik az agglomerátumok feldarabolására és a részecskeméret beállítására, meghatározott méreteloszlásra osztályozzák, majd tisztítják a maradék szilícium, szén, szilícium-dioxid vagy vas eltávolítására. Az alfa/béta fázis arányt szabályozzuk, mert ez befolyásolja a szinterezési viselkedést és a kész kerámia tulajdonságait. A kész port nedvesség-védett tartályokba csomagoljuk.
5. A kész por tulajdonságai
A szilícium-nitrid por egyesíti a nagy keménységet, a magas hőmérsékleten való szilárdságot, az alacsony sűrűséget, a hősokkállóságot és a kémiai stabilitást. Ezek a tulajdonságok értékessé teszik kerámia csapágyakban, vágószerszámokban, motoralkatrészekben, tűzálló anyagokban és elektronikus anyagokban. A minőséget a tisztaság, a részecskeméret, a fázisarány és az alkalmazásra vonatkozó szennyeződési határértékek határozzák meg.
6. GYIK
Q1: Hogyan készül a szilícium-nitrid?Szilíciumpor nitrogénnel történő nitridálásával vagy szilícium-dioxid szénnel történő karbotermikus redukciójával nitrogénatmoszférában.
Q2: Milyen hőmérsékletre van szükség?A közvetlen nitridálás 1200-1400 Celsius-fokon megy végbe; karbotermikus redukció körülbelül 1400-1500 Celsius fokon.
3. kérdés: Melyik út ad finomabb port?A karbotermikus redukció finom, egyenletes port eredményezhet; a közvetlen nitridálási terméket általában méretre őrlik.
4. kérdés: Miért van szabályozva az alfa/béta arány?A fázisarány befolyásolja a szinterezési viselkedést és a szinterezett kerámia mechanikai tulajdonságait.
5. kérdés: Milyen utókezelésre{1}} van szükség?Marás, osztályozás és tisztítás a maradék szilícium, szén, szilícium-dioxid és vas eltávolítására.
6. kérdés: Mire használják a szilícium-nitridet?Kerámia csapágyak, vágószerszámok, motoralkatrészek, tűzálló anyagok és elektronikus hordozók.
