Den Herstellungsprozess von Siliziumnitridkeramik verstehen- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

1. Rohstoffvorbereitung

Der erste Schritt im Herstellungsprozess von Siliziumnitridkeramik ist die Vorbereitung der Rohstoffe. Die bei der Herstellung von Siliziumnitrid verwendeten Hauptrohstoffe sind Siliziumpulver (Si) und Stickstoff. Das Siliziumpulver wird mit einer Stickstoffquelle, typischerweise in Form von Stickstoffgas, vermischt, um die Siliziumnitridverbindung (Si₃N₄) zu bilden.

Die Qualität und Reinheit der Rohstoffe sind entscheidend dafür, dass das Endprodukt den geforderten Spezifikationen entspricht. Beispielsweise muss das Siliziumpulver von hoher Reinheit sein, um Verunreinigungen während des Reaktionsprozesses zu minimieren. Darüber hinaus spielen die Partikelgröße und die Verteilung des Pulvers eine wichtige Rolle für die endgültigen Eigenschaften der Siliziumnitridkeramik.

2. Reaktionsbindung und Sintern

Sobald die Rohstoffe vorbereitet sind, folgt als nächster Schritt der Sinterprozess. Es gibt zwei Hauptmethoden zum Sintern von Siliziumnitridkeramik: druckloses Sintern und Heißpressen.

Druckloses Sintern: Bei diesem Verfahren werden die Rohmaterialien in einem Hochtemperaturofen in Gegenwart von Stickstoffgas erhitzt. Bei Temperaturen um 1.600 °C reagiert das Silizium mit dem Stickstoff zu Siliziumnitrid (Si₃N₄). Durch den Sinterprozess verbinden sich die Partikel und bilden ein dichtes, haltbares Material. Der Prozess wird als „drucklos“ bezeichnet, da beim Sintern kein äußerer Druck ausgeübt wird.

Heißpressen: Beim Heißpressen werden beim Sintern sowohl Hitze als auch Druck auf die Rohmaterialien ausgeübt. Diese Methode führt im Vergleich zum drucklosen Sintern zu einem dichteren und festeren Material. Es wird typischerweise für Anwendungen verwendet, die eine sehr hohe Festigkeit und enge Toleranzen erfordern.

3. Zusätze und Modifikationen

Zur Verbesserung der Eigenschaften von Siliziumnitridkeramik Während des Sinterprozesses können verschiedene Zusatzstoffe in das Material eingearbeitet werden. Zu diesen Zusatzstoffen können Seltenerdoxide gehören, die dabei helfen, die Kornstruktur zu kontrollieren und die Zähigkeit des Materials zu erhöhen. Einige Hersteller verwenden möglicherweise auch Reaktionsbindungstechniken, bei denen Silizium mit anderen Elementen vermischt wird, um ein dichtes Material zu bilden, ohne dass Druck oder hohe Temperaturen erforderlich sind.

4. Behandlungen nach dem Sintern

Nach dem Sintern können Siliziumnitridkeramiken nach dem Sintern Behandlungen wie maschinelle Bearbeitung, Schleifen und Polieren unterzogen werden, um die gewünschte Form und Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen. Diese Behandlungen sind für die Herstellung von Komponenten, die präzisen Spezifikationen entsprechen, unerlässlich, insbesondere für Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Elektronik.

In einigen Fällen können zusätzliche Wärmebehandlungen durchgeführt werden, um die Eigenschaften des Materials zu verbessern, beispielsweise um seine Zähigkeit zu erhöhen oder seine Verschleißfestigkeit zu verbessern. Die Behandlungen nach dem Sintern sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Siliziumnitrid-Keramik bei ihren beabsichtigten Anwendungen eine optimale Leistung erbringt.