De silisiumnitrid Det er en uorganisk forbindelse dannet av nitrogen (N) og silisium (Si). Den kjemiske formelen er Si3N4. Det er et lysegrått eller lysegrått materiale med eksepsjonell hardhet og motstand mot høye temperaturer.
På grunn av egenskapene brukes silisiumnitrid i applikasjoner der det kreves høy motstand mot slitasje og høye temperaturer. For eksempel brukes den til å produsere skjæreverktøy og kulelager.
Den brukes i stykker av maskiner som må motstå høye mekaniske krefter, for eksempel turbinblader, som er som store sylindere der bladene må rotere i høye hastigheter med vann eller gasser, og produserer energi.
Silisiumnitridkeramikk brukes til å lage deler som må komme i kontakt med smeltede metaller. De tjener også til å brukes som erstatning for menneskelige eller dyrebein.
Han gjør3N4 Den har elektriske isolasjonsegenskaper, det vil si at den ikke overfører strøm. Derfor kan den brukes i mikroelektroniske applikasjoner eller i veldig små elektroniske enheter.
Artikkelindeks
I silisiumnitrid er hvert silisiumatom (Si) kovalent bundet med de 4 nitrogenatomer (N). Omvendt er hvert nitrogenatom festet til de 3 silisiumatomer.
Derfor er bindingene veldig sterke og gir forbindelsen høy stabilitet..
Silisiumnitrid har tre krystallinske strukturer: alfa (α-Si3N4), beta (β-Si3N4) og gamma (γ-Si3N4). Alpha og beta er de vanligste. Gamma oppnås ved høyt trykk og temperaturer og er den vanskeligste.
Solid lys grå.
140,28 g / mol
1900 ºC
3,44 g / cm3
Uoppløselig i vann. Løselig i flussyre HF.
Dette er en veldig stabil forbindelse på grunn av måten silisium og nitrogenatomer er bundet i Si3N4.
Silisiumnitrid har utmerket motstandsdyktighet mot saltsyre (HCl) og svovelsyre (HtoSW4). Det er også veldig motstandsdyktig mot oksidasjon. Den er motstandsdyktig mot støpt aluminium og legeringer.
Den har god motstandsdyktighet mot termisk støt, høy hardhet ved hardhet ved forhøyede temperaturer, utmerket motstandsdyktighet mot erosjon og slitasje, og utmerket motstand mot korrosjon.
Den har en eksepsjonell hardhet som tillater påføring av tynne materialtykkelser. Opprettholder egenskapene ved høye temperaturer.
Silisiumnitridfilmer er utmerkede barrierer for diffusjon av vann, oksygen og metaller, selv ved høye temperaturer. De er veldig harde og har en høy dielektrisk konstant, noe som betyr at de leder strøm dårlig, og fungerer dermed som en elektrisk isolator..
Det er av alle disse grunnene at det er et egnet materiale for applikasjoner med høy temperatur og høy mekanisk belastning..
Det kan oppnås med utgangspunkt i reaksjonen mellom ammoniakk (NH3) og silisiumklorid (SiCl4), hvor silisiumamid Si (NHto)4 at ved oppvarming danner det et imid og deretter silisiumnitrid Si3N4.
Reaksjonen kan oppsummeres som følger:
Silisiumklorid + ammoniakk → Silisiumnitrid + saltsyre
3 SiCl4 (gass) + 4 NH3 (gass) → Ja3N4 (fast stoff) + 12 HC1 (gass)
Den er også produsert ved å behandle kompakt pulversilisium (Si) med nitrogengass (Nto) ved temperaturer på 1200-1400 ° C. Imidlertid har dette materialet 20-30% mikroporøsitet som begrenser dets mekaniske styrke..
3 Si (solid) + 2 Nto (gass) → Ja3N4 (fast)
Derfor sintres Si-pulveret.3N4 for å danne tettere keramikk, betyr dette at pulveret utsettes for høyt trykk og temperatur.
Silisiumnitrid brukes ofte som et passiverings- eller beskyttelseslag i integrerte kretser og mikromekaniske strukturer..
En integrert krets er en struktur som inneholder de elektroniske komponentene som er nødvendige for å utføre en eller annen funksjon. Det kalles også en chip eller mikrochip.
Han gjør3N4 den har utmerket motstand mot diffusjon av vann, oksygen og metaller som natrium, og det er derfor det fungerer som et isolerende lag eller barriere.
Det brukes også som et dielektrisk materiale, dette betyr at det er en dårlig leder av elektrisitet, så det fungerer som en isolator av dette.
Dette tjener til mikroelektroniske og fotoniske applikasjoner (generering og påvisning av lysbølger). Brukes som et tynt lag i optiske belegg.
Det er det vanligste dielektriske materialet som brukes i DRAM-kondensatorer (Dynamic Random Access Memory). Dynamisk minne for tilfeldig tilgang), som er de som brukes på datamaskiner eller datamaskiner.
Silisiumnitridkeramikk har egenskaper med høy hardhet og slitestyrke, derfor brukes den i tribologiske tekniske applikasjoner, det vil si bruksområder der mye friksjon og slitasje oppstår..
Han gjør3N4 denso har høy fleksibel styrke, høy motstand mot brudd, god motstand mot trekking eller glidning, høy hardhet og utmerket motstand mot erosjon.
Dette oppnås når silisiumnitrid behandles ved sintring i flytende fase ved tilsetning av aluminiumoksid og yttriumoksid (AltoELLER3 + YtoELLER3) ved temperaturer fra 1750-1900 ° C.
Sintring består i å utsette et sammensatt pulver for høyt trykk og temperaturer for å oppnå et tettere og mer kompakt materiale.
Silisiumnitridkeramikk kan for eksempel brukes i smelteutstyr av aluminium, dvs. veldig varme steder der det er smeltet aluminium.
Strukturen av silisiumnitridkeramikk gir en flott mulighet til å optimalisere egenskaper for spesifikke applikasjoner i henhold til kravene fra ingeniører. Selv mange av dets potensielle applikasjoner har ennå ikke blitt noe av..
Siden 1989 ble det konstatert at Si3N4 det er et biokompatibelt materiale, som betyr at det kan erstatte en del av en levende organisme uten å forårsake skade og tillate regenerering av vevet rundt det.
Den brukes til å produsere komponenter for erstatning eller reparasjon av bærende bein og også mellomvertebrale enheter, det vil si små gjenstander som gjør det mulig å reparere ryggraden.
I tester utført på bein fra mennesker eller dyr, på kort tid, foreningen mellom beinet og implantatene eller keramiske biter av Si3N4.
Silisiumnitrid er ikke-giftig, det favoriserer celleadhesjon, normal spredning eller multiplikasjon av celler og deres differensiering eller vekst etter celletype.
For denne applikasjonen er Si3N4 er tidligere utsatt for en sintringsprosess med tilsetningsstoffer av aluminiumoksyd og yttriumoksyd (AltoELLER3+YtoELLER3). Dette består i å legge trykk og høy temperatur på Si-pulveret.3N4 pluss tilsetningsstoffer.
Denne prosedyren gir det resulterende materialet muligheten til å forhindre bakterievekst, redusere risikoen for infeksjon og favorisere kroppens cellulære metabolisme..
Derfor åpner det muligheten for å fremme raskere helbredelse i beinreparasjonsutstyr..
Brukes i applikasjoner med høy temperatur der slitestyrke er nødvendig, for eksempel lagre (deler som støtter rotasjonsbevegelse i maskiner) og skjæreverktøy.
Den brukes også i turbinblader (maskiner dannet av en trommel med kniver som roterer når de passerer vann eller en gass og dermed genererer energi) og glødeforbindelser (skjøter ved høye temperaturer).
Brukes i termoelementrør (temperatursensorer), smeltedigler av smeltet metall og rakettdrivstoffinjektorer.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.