Nitreto de Silício Si3n4

Os produtos de nitreto de silício podem ser divididos em produtos de sinterização por reação, produtos de prensagem a quente, produtos de sinterização à pressão atmosférica, produtos de sinterização por prensagem isostática e produtos de sinterização pesada de reação de acordo com o processo. Entre eles, a sinterização por reação é um método comumente utilizado para a produção de produtos refratários de nitreto de silício.

A produção de produtos de nitreto de silício pelo método de sinterização por reação consiste em produzir pó de silício finamente moído (o tamanho da partícula é geralmente inferior a 80μm), moldagem por prensagem mecânica ou isostática, após o corpo verde ser seco, aquecido a 1350 ~ 1400 graus em nitrogênio, e nitretado ao mesmo tempo durante o processo de queima. Com este método de produção, as condições da matéria-prima, o processo de cozedura e as condições atmosféricas têm um grande impacto no desempenho do produto.

O pó de sílica contém muitas impurezas, como Fe, Ca, Aì, Ti, etc. O Fe é considerado um catalisador no processo de reação. Pode promover a difusão do silício, mas, ao mesmo tempo, também causará defeitos como porosidade. O principal papel do Fe como aditivo: pode ser utilizado como catalisador no processo de reação para promover a formação de filme de óxido de SiO2 na superfície do produto; Um sistema fundido ferro-silício é formado e o nitrogênio é dissolvido no FeSi2 líquido, o que promove a formação de -Si3N4. Porém, se as partículas de ferro forem muito grandes ou o teor muito alto, defeitos como porosidade também aparecerão no produto, o que reduzirá o desempenho. Geralmente, a quantidade de ferro adicionada é de 0~5%. Impurezas como Al, Ca, Ti e outras impurezas são fáceis de formar eutéticas com o silício. A quantidade adequada de adição pode promover a sinterização e melhorar o desempenho do produto.

Quanto mais fino for o tamanho das partículas e maior for a área superficial específica, menor será a temperatura de queima. Comparado com o tamanho de partícula mais grosso, a quantidade de -Si3N4 no produto é aumentada. Reduzir o tamanho das partículas da sílica ativa pode reduzir o tamanho microscópico dos poros do produto. A proporção adequada do tamanho das partículas pode melhorar a densidade dos produtos.

A temperatura tem uma forte influência na taxa de nitretação. A reação de nitretação começa em 970 ~ 1000 graus e a taxa de reação acelera em cerca de 1250 graus. No estágio de alta temperatura, devido à reação exotérmica, se a temperatura exceder rapidamente o ponto de fusão do silício (1420 graus), é fácil fluir o silício, o que fará com que o corpo do pó de silício derreta e colapse.

Em abril de 2023, o diretor do Instituto de Fotônica da Universidade Leibniz, Michael M.Com a ajuda da "tecnologia híbrida", a equipe Kus combinou um laser feito de fosfeto de índio, um filtro e uma cavidade feita de nitreto de silício e integrada -los em um único chip. 

Em 2023, uma equipe de pesquisa do Laboratório de Cerâmica de Engenharia do Instituto Coreano de Pesquisa de Materiais fabricou esferas de rolamento de nitreto de silício para módulos de acionamento de veículos elétricos. Espera-se que o tamanho do mercado global de rolamentos híbridos usando tecnologia de esfera de nitreto de silício cresça para mais de 1,3 trilhão de won até 2026.