1. Cele două rute principale
Nitrura de siliciu (Si3N4) este produsă în principal pe două căi. Nitrurarea directă reacționează pulberea de siliciu cu azotul gazos la temperatură ridicată, în timp ce reducerea carbotermală reacționează siliciul cu carbonul într-o atmosferă de azot. Ambele căi produc o pulbere de nitrură de siliciu, dar diferă în ceea ce privește materiile prime, costul, puritatea și caracteristicile particulelor, care decide ce cale alege un producător.
2. Nitrurarea directă a siliciului
În cazul nitrurării directe, pulberea de siliciu de{0}}puritate ridicată este încălzită într-o atmosferă de azot la 1.200 până la 1.400 de grade Celsius. Siliciul reacționează cu azotul pentru a forma nitrură de siliciu într-o reacție exotermă. Temperatura și fluxul de azot trebuie controlate cu atenție, deoarece reacția generează căldură care poate supraîncălzi patul și poate provoca nitrurare incompletă. Produsul este zdrobit și măcinat la dimensiunea necesară a particulei.
3. Reducerea carbotermală a silicei
Reducerea carbotermală amestecă silice cu carbon și încălzește amestecul în azot la aproximativ 1.400 până la 1.500 de grade Celsius. Carbonul reduce siliciul, iar siliciul reacţionează cu azotul pentru a forma nitrură de siliciu. Această cale poate da o pulbere fină, uniformă, cu compoziție de fază controlată, dar carbonul rezidual și silicea trebuie îndepărtate prin oxidare și tratament acid după reacție.
4. Post-procesarea sintezei
După sinteză, pulberea este măcinată pentru a sparge aglomeratele și pentru a ajusta dimensiunea particulelor, clasificată la o distribuție a dimensiunilor definite și purificată pentru a îndepărta reziduurile de siliciu, carbon, silice sau fier. Raportul de fază alfa/beta este controlat, deoarece influențează comportamentul la sinterizare și proprietățile ceramicii finale. Pulberea finită este ambalată în recipiente protejate-de umezeală.
5. Proprietățile pulberii finite
Pulberea de nitrură de siliciu combină duritatea ridicată, rezistența la temperatură ridicată, densitatea scăzută, rezistența la șocuri termice și stabilitatea chimică. Aceste proprietăți îl fac valoros în rulmenți ceramici, scule de tăiere, componente ale motorului, materiale refractare și substraturi electronice. Gradul este specificat de puritate, dimensiunea particulelor, raportul de fază și limitele de impuritate pentru aplicare.
6. Întrebări frecvente
Î1: Cum este fabricată nitrura de siliciu?Prin nitrurarea pulberii de siliciu cu azot sau prin reducerea carbotermică a silicei cu carbon în atmosferă de azot.
Î2: Ce temperatură este necesară?Nitrurarea directă are loc la 1.200 până la 1.400 de grade Celsius; reducerea carbotermală la aproximativ 1.400 până la 1.500 de grade Celsius.
Î3: Care cale dă pulbere mai fină?Reducerea carbotermală poate da pulbere fină, uniformă; produsul de nitrurare directă este de obicei măcinat la dimensiune.
Î4: De ce este controlat raportul alfa/beta?Raportul de fază afectează comportamentul la sinterizare și proprietățile mecanice ale ceramicii sinterizate.
Î5: Ce post-tratament este necesar?Măcinarea, clasificarea și purificarea pentru îndepărtarea reziduurilor de siliciu, carbon, silice și fier.
Î6: Pentru ce este folosită nitrura de siliciu?Rulmenți ceramici, scule de tăiere, componente ale motorului, materiale refractare și substraturi electronice.
