Was ist Siliziumnitrid-Keramikmaterial?

Siliziumnitrid ist ein wichtiger struktureller Keramikwerkstoff. Es handelt sich um ein superhartes Material mit inhärenter Gleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit. Es ist ein Atomkristall und bei hohen Temperaturen ein Antioxidans. Es ist auch temperaturschockbeständig. Wenn es an der Luft auf über 1000 °C erhitzt wird, zerfällt es nicht, selbst wenn es schnell abgekühlt oder erhitzt wird. Gerade weil Siliziumnitridkeramik über so gute Eigenschaften verfügt, wird sie häufig zur Herstellung mechanischer Teile wie Lager, Gasturbinenschaufeln, Gleitringdichtungen und Formteile verwendet. Werden hochtemperaturbeständige und hitzebeständige Siliziumnitridkeramiken zur Herstellung der Heizflächen von Motorteilen eingesetzt, kann nicht nur die Qualität von Dieselmotoren verbessert und Kraftstoff gespart werden, sondern auch der thermische Wirkungsgrad verbessert werden. Dieser Dieselmotortyp wurde in China, den USA, Japan und anderen Ländern entwickelt.

Der Herstellungsprozess von Siliziumnitrid-Keramikprodukten besteht im Allgemeinen aus der Rohstoffverarbeitung, der Pulversynthese, der Pulververarbeitung, dem Formen, der Grünkörperverarbeitung, dem Sintern und der Keramikgrünkörperverarbeitung.

Die Herstellungsprozessarten von Siliziumnitridkeramiken unterscheiden sich hauptsächlich durch die Methoden und Abfolgen von Synthese, Formen und Sintern.

Zu den gängigen Formverfahren für Keramik gehören Trockenpressen, Bandgießen, Spritzgießen usw. Trockenpressen ist ein weit verbreitetes Formverfahren und eines der gängigsten Formverfahren für Keramikrückwände von Mobiltelefonen. Die keramischen Rückabdeckungen der Xiaomi MIX-Serie sind alle trockengepresst. Schauen wir uns heute den Keramik-Trockenpressprozess genauer an.

1. Trockenpressen

Trockenpressen, auch Gesenkpressen genannt, ist eines der am häufigsten verwendeten Formverfahren. Beim Trockenpressen wird Pulver mit guter Fließfähigkeit und geeigneter Partikelgröße nach der Granulierung in den Hohlraum der Metallform gegeben und über den Druckkopf Druck ausgeübt. Der Druck des Kopfes erzeugt eine Verschiebung im Formhohlraum, überträgt Druck und ordnet und verformt die Pulverpartikel im Formhohlraum neu und verdichtet sie dann zu einem Keramikrohling mit Festigkeit und Form.

2. Verfahrensprinzip und Einflussfaktoren der Trockenpressung

1. Prozessprinzip

Das Wesen des Trockenpressens besteht darin, dass die Partikel unter Einwirkung äußerer Kraft in der Form nahe beieinander liegen und mithilfe der inneren Reibung fest miteinander verbunden werden, um die Form beizubehalten. Diese innere Reibung wirkt auf die dünne Klebeschicht um die nahe beieinander liegenden Partikel.

Mit zunehmendem Druck verändern die Rohlinge ihre Form, gleiten aneinander, der Spalt nimmt ab, der Kontakt nimmt allmählich zu und sie haften aneinander. Je näher die Partikel kommen, desto stärker wird die Wechselwirkung zwischen den Kolloidmolekülen und den Partikeln und der Grünkörper erhält mechanische Festigkeit.

2. Einflussfaktoren

Die Hauptfaktoren, die das Trockenpressen beeinflussen, sind:

Pulvereigenschaften: Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Fließfähigkeit, Wassergehalt usw.;

Auswahl an Klebstoffen und Schmiermitteln;

Formenbau;

Presskraft, Pressmethode, Pressgeschwindigkeit und Haltezeit beim Pressvorgang.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei geeigneter Partikelgröße des Rohlings, richtiger Verwendung des Bindemittels und sinnvollem Pressverfahren auch mit dem Trockenpressverfahren eine relativ ideale Rohlingdichte erzielt werden kann.

Siliziumnitrid-Keramik

Die Heißpressflüssigkeit aus hochreinem Siliziumnitridpulver schrumpft bei 1700 °C nicht. Es gibt drei Hauptsinterverfahren für Siliziumnitrid: Reaktionssintern, konventionelles Sintern und Heißpresssintern.

1. Reaktionssintern

Sie basiert auf der folgenden Reaktion: 3Si(s) 2N2(g)=Si3N4(s) Die Nitrierreaktion beginnt bei 1100 °C und erwärmt sich allmählich auf 1420 °C. Der gesamte Prozess dauert mehrere CC-Tage. Da die Reaktion exotherm ist, sollte die Heizgeschwindigkeit sorgfältig kontrolliert werden. Im Allgemeinen ist das durch Warmhalten unter 1400°C erhaltene Produkt eine Mischung aus α- und β-Si3N4 mit einer Porosität von 15C30%.

Siliziumnitrid-Keramik

1. Reaktionssintern

Vorteile: Es sind keine Zusätze erlaubt. Eigenschaften: Die Festigkeit des Materials wird bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verringert; Die Produktgröße und -form bleiben unverändert und es können komplex geformte Produkte hergestellt werden; Um zwei Teile zu schweißen, verbinden Sie sie einfach und nitrieren Sie sie. Beim Reaktionssintern ist die Kontrolle der Reaktionstemperatur der Schlüsselfaktor für die Produktqualität. Nach dem dreistufigen Heizverfahren wird die Ofentemperatur auf über den Schmelzpunkt von Silizium erhöht, was oft als Übertemperaturnitrieren bezeichnet wird.