1. Dua Laluan Utama
Silikon nitrida (Si3N4) dihasilkan terutamanya melalui dua laluan. Nitridasi langsung bertindak balas serbuk silikon dengan gas nitrogen pada suhu tinggi, manakala pengurangan karboterma bertindak balas silika dengan karbon dalam atmosfera nitrogen. Kedua-dua laluan menghasilkan serbuk silikon nitrida, tetapi ia berbeza dari segi bahan mentah, kos, ketulenan dan ciri zarah, yang menentukan laluan mana yang dipilih pengeluar.
2. Nitridasi Langsung Silikon
Dalam nitridasi langsung, serbuk silikon-ketulenan tinggi dipanaskan dalam suasana nitrogen pada suhu 1,200 hingga 1,400 darjah Celsius. Silikon bertindak balas dengan nitrogen untuk membentuk silikon nitrida dalam tindak balas eksotermik. Suhu dan aliran nitrogen mesti dikawal dengan teliti, kerana tindak balas menjana haba yang boleh memanaskan katil dan menyebabkan nitridasi tidak lengkap. Produk dihancurkan dan dikisar mengikut saiz zarah yang diperlukan.
3. Pengurangan Karboterma Silika
Pengurangan karboterma mencampurkan silika dengan karbon dan memanaskan campuran dalam nitrogen pada kira-kira 1,400 hingga 1,500 darjah Celsius. Karbon mengurangkan silika, dan silikon bertindak balas dengan nitrogen untuk membentuk silikon nitrida. Laluan ini boleh memberikan serbuk halus dan seragam dengan komposisi fasa terkawal, tetapi sisa karbon dan silika mesti dikeluarkan melalui pengoksidaan dan rawatan asid selepas tindak balas.
4. Selepas-Pemprosesan Sintesis
Selepas sintesis, serbuk dikisar untuk memecahkan aglomerat dan melaraskan saiz zarah, dikelaskan kepada taburan saiz yang ditentukan, dan ditulenkan untuk mengeluarkan sisa silikon, karbon, silika atau besi. Nisbah fasa alfa/beta dikawal, kerana ia mempengaruhi tingkah laku pensinteran dan sifat seramik akhir. Serbuk siap dibungkus dalam-bekas terlindung lembapan.
5. Sifat Serbuk Siap
Serbuk silikon nitrida menggabungkan kekerasan tinggi, kekuatan pada suhu tinggi, ketumpatan rendah, rintangan kejutan haba dan kestabilan kimia. Ciri-ciri ini menjadikannya berharga dalam galas seramik, alat pemotong, komponen enjin, refraktori dan substrat elektronik. Gred ditentukan oleh ketulenan, saiz zarah, nisbah fasa dan had kekotoran untuk aplikasi.
6. Soalan Lazim
S1: Bagaimanakah silikon nitrida dibuat?Dengan nitriding serbuk silikon dengan nitrogen atau dengan pengurangan karboterma silika dengan karbon dalam atmosfera nitrogen.
S2: Apakah suhu yang diperlukan?Nitridasi langsung berjalan pada 1,200 hingga 1,400 darjah Celsius; pengurangan karboterma pada kira-kira 1,400 hingga 1,500 darjah Celsius.
S3: Laluan manakah yang memberikan serbuk yang lebih halus?Pengurangan karboterma boleh memberikan serbuk yang halus dan seragam; produk nitridasi langsung biasanya dikisar mengikut saiz.
S4: Mengapakah nisbah alfa/beta dikawal?Nisbah fasa mempengaruhi tingkah laku pensinteran dan sifat mekanikal seramik tersinter.
S5: Apakah rawatan-siaran yang diperlukan?Pengilangan, pengelasan dan penulenan untuk membuang sisa silikon, karbon, silika dan besi.
S6: Apakah kegunaan silikon nitrida?Galas seramik, alat pemotong, komponen enjin, refraktori dan substrat elektronik.
