सिलिकॉन नाइट्राइड क्या है
सिलिकॉन नाइट्राइड (SI3N4) एक पॉलीक्रिस्टलाइन अकार्बनिक नॉनमेटालिक रासायनिक यौगिक है जो सिलिकॉन और नाइट्रोजन संश्लेषण पर आधारित है, जो एक महत्वपूर्ण महत्वपूर्ण सिरेमिक सामग्री है।
सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक एक में लगभग सभी उन्नत सिरेमिक के यांत्रिक, थर्मल, विद्युत और रासायनिक गुणों की पेशकश करता है, विशेष रूप से इसके अल्ट्रा-हाई थर्मल शॉक प्रतिरोध और थर्मल शॉक, साथ ही बेहद कठिन और पहनने के प्रतिरोध, यह एक कार्यात्मक और संरचनात्मक सिरेमिक बनाता है। कई कठोर वातावरणों में और उच्च तकनीक वाले उद्योगों की मांग में अनुप्रयोगों की एक विशाल श्रृंखला है।
सामग्री लाभ
※ अपराजेय उच्च थर्मल शॉक प्रतिरोध और प्रभाव
※ हवा में 1300 ※ के लिए शानदार उच्च सेवा तापमान
※ बेहतर कठोरता और कम घर्षण के साथ प्रतिरोध पहनें
※ उच्च तापमान के तहत उच्च यांत्रिक शक्ति स्थिरता
※ उच्च फ्लेक्सुरल ताकत और उच्च फ्रैक्चर क्रूरता
※ उच्च यांत्रिक थकान और रेंगना प्रतिरोध
※ सी चिप्स के समान कम थर्मल विस्तारकता
※ अच्छी विद्युत इन्सुलेशन और ढांकता हुआ शक्ति
※ उच्च कठोरता और उच्च कठोरता
अधिकांश धातुओं की तुलना में हल्के के साथ कम घनत्व
※ उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता, जंग और कटाव प्रतिरोध
उपयोग और अनुप्रयोग
※ इलेक्ट्रॉनिक्स: इलेक्ट्रिकल इंसुलेटर, पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस, फोटोइलेक्ट्रिक डिस्प्ले डिवाइस, आदि।
※ मैकेनिकल इंजीनियरिंग: कटिंग टूल्स, हाई-सटीक बॉल बेयरिंग, रोलर बीयरिंग, गियर व्हील्स, आदि।
※ मेडिकल: दंत प्रत्यारोपण, संयुक्त कृत्रिम अंग, रीढ़ की मरम्मत, संयुक्त आरोपण, बायोसेंसर और डायग्नोस्टिक डिवाइस, grug डिलीवरी सिस्टम, माइक्रोसर्जिकल टूल, इम्प्लांटेबल मेडिकल डिवाइस, आदि
※ हाई-टेम्प सामग्री: भट्ठी प्रज्वलन, हीटर ट्यूब, नोजल लाइनर्स, टीआईजी वेल्डिंग नलिका, सिरेमिक क्रूसिबल, आदि।
※ ऑटोमोबाइल उद्योग: इंजन भागों, टर्बोचार्जर, ब्रेकिंग सिस्टम, उत्सर्जन नियंत्रण प्रणाली, आदि।
※ एयरोस्पेस: टरबाइन ब्लेड, सिरेमिक कोटिंग, सिरेमिक पतली फिल्म, विमानन इंस्ट्रूमेंटेशन, ofaero इंजन अस्तर, आदि।
※ अन्य क्षेत्रों में सौर कोशिकाएं, वाल्व, सील चेहरे, सिरेमिक वेफर्स, हीट डिसिपेशन सिरेमिक सब्सट्रेट, वेल्ड पोजिशनिंग पिन, सिलिकॉन नाइट्राइड वेवगाइड्स, सिलिकॉन नाइट्राइड झिल्ली, आदि शामिल हैं।
सिलिकॉन नाइट्राइड संश्लेषण
सिलिकॉन नाइट्राइड में मुख्य रूप से एक सिंथेटिक सिरेमिक सामग्री के रूप में निम्नलिखित संश्लेषण विधियाँ शामिल हैं।
※ प्रत्यक्ष नाइट्राइडिंग विधि
उच्च शुद्धता वाले सिलिका पाउडर को एक नाइट्रोजन वायुमंडल में रखा जाता है, और सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया 1300 ° C ~ 1400 ° C पर की जाती है। इसका रासायनिक सूत्र 3 SI + 2N2 → SI3N4 है।
※ रासायनिक जमाव विधि (सीवीडी)
इस विधि के प्राथमिक कच्चे माल सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड, शुद्ध नाइट्रोजन और हाइड्रोजन हैं, जो 1000 ° C ~ से 1200 ° C पर मिश्रित होते हैं। प्राप्त नाइट्राइडिंग की शुद्धता अधिक है। इसका (सिलिकॉन नाइट्राइड सीवीडी) रासायनिक सूत्र 3SICL4 + 2N2 + 6H2 = SI3N4 + 12HCL है
※ SI (NH2) 4 थर्मल अपघटन विधि
सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड और अमोनिया को पहले एसआई (एनएच 2) 4 और एचसीएल बनाने के लिए संयुक्त किया जाता है, और फिर एसआई (एनएच 2) 4 को सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर प्राप्त करने के लिए पायरोलाइज्ड किया जाता है।
इसका रासायनिक सूत्र SICL4 + 4NH3 → SI (NH2) 4 + 4HCl, 3Si (NH2) 4 （हीटिंग → → SI3N4 + 8NH3 है
※ कार्बनथर्मल कमी विधि
यह सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर तैयार करने के लिए एक आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला तरीका है; मूल सिद्धांत सिलिकॉन नाइट्रोजन पाउडर तैयार करने के लिए एक उच्च तापमान नाइट्रोजन वातावरण में सिलिकॉन डाइऑक्साइड पाउडर को कम करने के लिए कार्बन का उपयोग करना है।
इसका रासायनिक सूत्र है: 3SIO2 (s) + 6c (s) + 2n2 (g) = si3n4 (s) + 6co (g)
※ सोल-जेल विधि
यह सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर के उत्पादन के लिए एक उन्नत प्रक्रिया है। सोल-जेल विधि एक अग्रदूत के रूप में एक अत्यधिक सक्रिय सिलिकॉन स्रोत का उपयोग करती है, जिसे सोल बनाने के लिए तरल चरण में मिलाया जाता है। फिर, नैनो-स्केल सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर सूखने और सिंटरिंग द्वारा तैयार किया जाता है। इस उत्पादन विधि के परिणामस्वरूप समान, उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर होते हैं।
※ स्व-प्रसार विधि
यह संश्लेषण विधि एक बाहरी हीटिंग स्रोत के माध्यम से सिलिकॉन पाउडर और सिलिकॉन नाइट्राइड के साथ समान रूप से मिश्रित पाउडर शरीर को प्रज्वलित करती है। यह आगे संश्लेषित करने के लिए उनकी प्रतिक्रिया द्वारा जारी गर्मी का उपयोग करता है।
उपरोक्त संश्लेषण विधियों में फायदे और नुकसान हैं, और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, अंतिम विकल्प उत्पाद प्रदर्शन और लागत की विशिष्ट आवश्यकताओं पर आधारित होना चाहिए।
SI3N4 सिरेमिक क्रिस्टल संरचना
सिलिकॉन नाइट्राइड सेरामिक्स में मुख्य रूप से α-SI3N4 (अल्फा सिलिकॉन नाइट्राइड), β-SI3N4 (बीटा सिलिकॉन नाइट्राइड), और γ-SI3N4 (क्यूबिक सिलिकॉन नाइट्राइड) शामिल हैं। सामान्य।
सिलिकॉन नाइट्राइड क्रिस्टल संरचनाएं
तापमान में वृद्धि के साथ, α-SI3N4 के क्रिस्टलीय चरण को 1400 ° C ~ 1800 ° C पर β-SI3N4 में बदल दिया जाता है, लेकिन यह मेटामोर्फोसिस अपरिवर्तनीय है। इसलिए, चरण परिवर्तन की घटना उच्च तापमान उपयोग की प्रक्रिया में α-SI3N4 की घटना के लिए फायदेमंद है। इसकी तुलना में, β-SI3N4 थर्मोडायनामिक्स में एक क्रिस्टलीय चरण स्थिर सिरेमिक सामग्री है।
SI3N4 सिरेमिक तैयारी के तरीके
अलग-अलग सिंटरिंग विधियों के अनुसार, इसे गैस-प्रेशर सिनडेड सिलिकॉन नाइट्राइड में विभाजित किया जा सकता है,
प्रतिक्रिया-बंधुआ सिंटरिंग सिलिकॉन नाइट्राइड, दबाव रहित सिंटरिंग सिलिकॉन नाइट्राइड, और गर्म दबा हुआ सिनडेड सिलिकॉन नाइट्राइड। विभिन्न प्रकार के पापी सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक में अलग -अलग अनाज आकारिकी होती है, इंटरग्रेन्युलर
आकृति विज्ञान, छिद्र और छिद्र आकृति विज्ञान, इसलिए उनके गुण बहुत अलग हैं।
※ प्रतिक्रिया-बंधुआ सिन्टरिंग सिलिकॉन नाइट्राइड
सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर को पहले एक हरे रंग के बिलेट में ढाला जाता है जो तैयार उत्पाद के आकार के अनुरूप होता है और फिर एक नाइट्रोजन वायुमंडल भट्ठी में पूर्व-आधारित होता है। पूर्व-निर्मित ग्रीन बिलेट में एक विशिष्ट ताकत होती है, जो इसे मशीनीकृत करने की अनुमति देती है। क्योंकि सिलिकॉन नाइट्राइड सामग्री का संकोचन न्यूनतम (<0.11%) है, मशीनीकृत खाली जटिल संरचनाओं और अपेक्षाकृत सटीक आकार के साथ एक उत्पाद प्राप्त करने के लिए पूरी तरह से पाप किया जाता है। रिएक्शन सिंटरिंग सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक तैयार करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधि है।
※ दबाव रहित सिंटरिंग
वायुमंडलीय दबाव में 1700 ° C ~ 1800 ° C के नाइट्रोजन वातावरण में दबाव रहित सिंटरिंग विधि को किया जाता है। घने सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक अपघटन का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं
उच्च तापमान पर सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर की प्रतिक्रिया। इस पद्धति द्वारा तैयार किए गए सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक में उच्च यांत्रिक शक्ति है।
※ गैस दबाव sintering सिलिकॉन नाइट्राइड
वायवीय सिंटरिंग आमतौर पर लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस, 1 ~ 10MPA पर किया जाता है। सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर को सिलिकॉन नाइट्राइड के अनाज की वृद्धि को बढ़ावा देने के लिए MGO और Y2O3 जैसे उच्च तापमान वाले सिंटरिंग एडिटिव्स में जोड़ा जाएगा, और 99% से अधिक शुद्धता के साथ सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक उत्पादों को प्राप्त किया जा सकता है और उच्च क्रूरता प्राप्त की जा सकती है।
※ हॉट प्रेस्ड सिन्टरिंग सिलिकॉन नाइट्राइड
हॉट-प्रेसिंग सिन्टरिंग विधि में 1600 ° C और 1916MPA से ऊपर MGO, AL2O3, और उच्च-शुद्धता वाले सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर की एक छोटी मात्रा को शामिल करना शामिल है। MGF2, Fe2O3, और अन्य सिंटरिंग एडिटिव्स को उच्च शक्ति, उच्च कठोरता और उच्च घनत्व वाले सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक प्राप्त करने के लिए पाप किया जाता है।
अंतिम विचार
सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक सामग्री के तंत्र और गुणों के आगे की खोज और अनुसंधान के साथ, विशेष रूप से सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर तैयारी प्रौद्योगिकी में सुधार और बड़े पैमाने पर उपकरणों के आगमन, यह अनुमान है कि सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक विभिन्न में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे उद्योगों की मांग करना और अनुप्रयोगों की अधिक व्यापक श्रेणी है।