질화 실리콘이란 무엇입니까?
실리콘 질화물 (SI3N4)은 실리콘 및 질소 합성에 기초한 다결정 무기 비금속 화학 화합물 인 상당한 중요한 세라믹 물질이다.
실리콘 질화물 세라믹은 거의 모든 고급 세라믹의 기계적, 열, 전기 및 화학적 특성을 하나, 특히 초고 열 충격 저항 및 열 충격뿐만 아니라 매우 단단하고 내마모성을 제공하여 기능적 및 구조적 세라믹을 제공합니다. 많은 가혹한 환경과 까다로운 첨단 산업에는 광범위한 응용 분야가 있습니다.
물질적 이점
※ 탁월한 높은 열 충격 저항 및 충격
※ 대기 중 1300 ℃로 초 고급 서비스 온도
※ 저속으로 우수한 경도와 내마모성
High 고온에서 높은 기계적 강도 안정성
※ 높은 굴곡 강도와 높은 골절 강인성
※ 높은 기계적 피로 및 크리프 저항
SI 칩과 유사한 열 팽창 성이 낮 습니다
전기 절연 및 유전력이 우수합니다
※ 강성 및 강성성
※ 대부분의 금속보다 경량의 저밀도
∎ 우수한 화학적 안정성, 부식 및 침식 저항성
용도 및 응용 프로그램
전자 장치 : 전기 절연체, 전력 반도체 장치, 광전 디스플레이 장치 등
※ 기계 공학 : 절단 도구, 고정밀 볼 베어링, 롤러 베어링, 기어 휠 등
※ 의료 : 치과 임플란트, 관절 보철물, 척추 수리, 관절 이식, 바이오 센서 및 진단 장치, 드러그 전달 시스템, 미세 수술 도구, 이식 가능한 의료 기기 등
high -impems 재료 : 용광로 점화, 히터 튜브, 노즐 라이너, Tig Welding Nozzles, Ceramic Crucible 등
※ 자동차 산업 : 엔진 부품, 터보 차저, 제동 시스템, 배출 제어 시스템 등
Aerospace : 터빈 블레이드, 세라믹 코팅, 세라믹 박막, 항공 계측, aero 엔진 라이닝 등
다른 필드에는 태양 전지, 밸브, 씰 페이스, 세라믹 웨이퍼, 열 소산 세라믹 기판, 용접 위치 핀, 실리콘 질화물 도파관, 실리콘 질화물 막 등이 포함됩니다.
실리콘 질화물 합성
질화 실리콘은 주로 합성 세라믹 물질로서의 다음 합성 방법을 포함한다.
직접 질화 방법
고순도 실리카 분말을 질소 대기에 넣고, 화학 반응은 1300 ℃ ~ 1400 ℃에서 수행되어 실리콘 질화물 분말을 수득한다. 화학적 공식은 3 si + 2n2 → Si3n4입니다.
※ 화학 증착 방법 (CVD)
이 방법의 1 차 원료는 사트라 클로라이드, 순수한 질소 및 수소로 1000 ℃에서 1200 ℃에서 혼합 된 수소이다. 얻어진 질화의 순도는 높다. 그것 (실리콘 질화물 CVD) 화학적 공식은 3SICL4 + 2N2 + 6H2 = SI3N4 + 12HCL입니다.
SI (NH2) 4 열 분해 방법
실리콘 테트라 클로라이드 및 암모니아는 먼저 Si (NH2) 4 및 HCl을 형성하기 위해 결합 된 다음, Si (NH2) 4를 열광적으로 질화물 분말을 얻는다.
화학적 공식은 SICL4 + 4NH3 → SI (NH2) 4 + 4HCL, 3SI (NH2) 4 (가열) → SI3N4 + 8NH3입니다.
Carbonthermal 감소 방법
실리콘 질화물 분말을 제조하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. 기본 원칙은 탄소를 사용하여 고온 질소 환경에서 실리콘 질화물 분말을 준비하는 이산화질소 분말을 감소시키는 것입니다.
화학적 공식은 3SIO2 (S) + 6C (S) + 2N2 (g) = Si3n4 (S) + 6co (g)입니다.
sol-gel 방법
이것은 실리콘 질화물 분말의 생산을위한 고급 공정입니다. SOL-GEL 방법은 전구체로서 활성 활성 실리콘 소스를 사용하며, 이는 액체 상에서 혼합되어 졸을 형성한다. 이어서, 나노 스케일 실리콘 질화물 분말은 건조 및 소결에 의해 제조된다. 이 생산 방법은 균일 한 고품질 실리콘 질화물 분말을 초래합니다.
※ 자체 프로파도 방법
이 합성 방법은 외부 가열원을 통해 실리콘 분말 및 질화 실리콘과 골고루 혼합 된 분말 몸체를 점화시킨다. 반응으로 방출 된 열을 사용하여 더 합성합니다.
위의 합성 방법에는 장점과 단점이 있으며 실제 응용에서 최종 선택은 제품 성능 및 비용의 특정 요구 사항을 기반으로해야합니다.
SI3N4 세라믹 결정 구조
실리콘 질화물 세라믹은 주로 α-SI3N4 (알파 실리콘 질화물), β-SI3N4 (베타 실리콘 질화물) 및 γ-SI3N4 (입방 실리콘 질화물)를 포함합니다. 다음 그림 1을 참조하십시오. 흔한.
실리콘 질화물 결정 구조
온도가 증가함에 따라, α-SI3N4의 결정상은 1400 ℃ ~ 1800 ℃에서 β-SI3N4로 전환되지만,이 변성은 돌이킬 수 없다. 따라서, 위상 형질 전환의 발생은 고온 사용 과정에서 α-SI3N4의 발생에 유리하다. 이에 비해, β-SI3N4는 열역학에서 결정질 위상 안정적인 세라믹 물질이다.
SI3N4 세라믹 준비 방법
다른 소결 방법에 따르면 가스 압력 소결 실리콘 질화물로 나눌 수 있습니다.
반응-결합 소결 질화 실리콘, 가압 소결 질화 실리콘 및 뜨거운 압축 소결 실리콘 질화물. 다른 유형의 소결 실리콘 질화물 세라믹은 곡물 형태가 다르며, intergranular
형태, 다공성 및 기공 형태이므로 특성은 매우 다릅니다.
※ 반응-결합 소결 질화 실리콘
실리콘 질화물 분말은 먼저 완제품의 형태와 일치하는 녹색 빌릿으로 성형 된 다음 질소 대기 용광로에서 사전 화된다. 사전 화 된 녹색 빌릿은 특정 강도를 가지므로 가공 할 수 있습니다. 실리콘 질화물 물질의 수축은 최소 (<0.11%)이기 때문에 (<0.11%), 가공 된 블랭크는 완전히 소결되어 복잡한 구조 및 비교적 정확한 크기를 갖는 생성물을 얻습니다. 반응 소결은 실리콘 질화물 세라믹을 준비하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다.
※ 압력이없는 소결
가압이없는 소결 방법은 대기압에서 1700 ℃ ~ 1800 ℃의 질소 대기에서 수행된다. 고밀도 실리콘 질화물 세라믹은 분해를 사용하여 준비됩니다.
고온에서 실리콘 질화물 분말의 반응. 이 방법에 의해 제조 된 실리콘 질화물 세라믹은 높은 기계적 강도를 갖는다.
※ 가스 압력 소결 질화 실리콘
공압 소결은 일반적으로 약 2000 ℃, 1 ~ 10mpa에서 수행된다. 실리콘 질화물 분말은 MGO 및 Y2O3과 같은 고온 소결 첨가제에 첨가되어 질화 실리콘 질화물의 입자 성장을 촉진하고 99%보다 큰 순도를 갖는 실리콘 질화물 세라믹 생성물을 얻을 수있다.
※ 질화 실리콘 실리콘을 눌린 소결
열 압박 소결 방법은 1600 ℃ 및 1916MPA 이상의 소량의 MGO, AL2O3 및 고순도 실리콘 질화물 분말을 첨가하는 것을 포함한다. MGF2, FE2O3 및 기타 소결 첨가제는 소결되어 고강도, 고밀도 및 고밀도 실리콘 질화물 세라믹을 얻습니다.
최종 생각
실리콘 질화물 세라믹 재료의 메커니즘과 특성, 특히 실리콘 질화물 분말 준비 기술의 개선 및 대규모 장비의 출현에 대한 추가 탐색 및 연구를 통해 실리콘 질화물 세라믹은 다양한에서 더 중요한 역할을 할 수 있습니다. 까다로운 산업과보다 포괄적 인 응용 프로그램이 있습니다.