Hogyan szinterelik és alakítják ki a szilícium-nitrid termékeket?

A mai társadalomban sok termék vegyi termék. Sokan tudják, hogy a mindennapi cikkek mellett még sok ipari termékhez is vegyi összetevők szükségesek. Kevesen tudják, hogy a szilícium-nitridet számos kézműves iparban is használják, bizonyítva ennek széles körű alkalmazását. Sokan azonban kíváncsiak arra, hogyan keletkeznek a szilícium-nitrid termékek. Beszéljük meg ezt részletesebben.

Szilícium-nitrid termékek

A szilícium-nitrid termékek nagyon széles fejlesztési kilátásokkal rendelkeznek. Főleg magas-hőmérsékletállóak, így alkalmazásuk igen széles körű. Nagyon nagy szilárdsággal is rendelkeznek, magas hősokkállósággal, nagy kifáradási szilárdsággal, magas szobahőmérsékletű hajlítószilárdsággal, kopásállósággal, oxidációval szembeni ellenállással és korrózióállósággal rendelkeznek, egyéb nagy teljesítményű jellemzők mellett. Széles körben alkalmazták a különböző iparágakban.

Három szinterezési módszer létezik a szilícium-nitridre. Az első a reaktív szinterezés, amelyhez a szilíciumport a kívánt alakú zöld tömörítésre kell préselni, majd nitridáló kemencében elő-nitridálni. Az előnitridált zöld tömörítés már rendelkezik bizonyos szilárdsággal és megmunkálható. Ezután a szilícium olvadáspontja feletti hőmérsékleten a zöld tömörítést ismét szinterelik a teljes nitridálás érdekében, ami minimális méretváltozással járó terméket eredményez.

Ezek a szilícium-nitrid termékek általában nem igényelnek különösebben bonyolult feldolgozást; használat előtt csak folyamatos csiszolásra van szükségük. Ez a módszer alkalmas összetett formák vagy méretpontos alkatrészek előállítására. Bár a nitridálási idő különösen hosszú, költsége is meglehetősen alacsony, ezért sok cég választja ezt a módszert.

A második módszer az atmoszférikus nyomású szinterezés. Ehhez ultrafinom, nagy-alumínium-oxid és nagy-tisztaságú szilícium-nitrid por szükséges. Fontos azonban megjegyezni, hogy kis mennyiségű szinterezési segédanyagot kell hozzáadni. Az alakítás után szinterezést és egyéb folyamatokat hajtanak végre a folyamat befejezéséhez.

Mivel azonban ez a módszer nagyon megnehezíti a nagy-sűrűségű tiszta szilícium-nitrid nyersanyagok előállítását, szinterezési segédanyagra van szükség ahhoz, hogy reagáljon a Si3N4 por felületén lévő SiO2-val, és így nagy teljesítményű nyersanyagokat kapjunk. Ez a reakció folyékony fázist képez magas hőmérsékleten, és a teljes folyamat befejeződik. Ezt követően oldó és hámlasztó mechanizmust alkalmaznak, ami nagyon sűrű szilícium-nitrid terméket eredményez.

A következő a gáznyomásos módszer. Az elmúlt évek folyamatos fejlődésével és kutatásával jelentős előrelépések történtek a gáznyomásos szinterezés terén. A szilícium-nitrid gáznyomásos szinterezését 1-10 MPa nyomáson és 2000 fok körüli hőmérsékleten hajtják végre. A magas nitrogénnyomás gátolja a szilícium-nitrid magas hőmérsékleten történő bomlását.

Meg kell jegyezni, hogy mivel ebben a kutatásban magas hőmérsékletet alkalmaznak, a szemek növekedése még viszonylag kevés szinterelési segédanyaggal is elősegíthető. Ezzel véget ért a szilícium-nitrid termékek keletkezésének magyarázata.