ちょっと、そこ！窒化シリコンのサプライヤーとして、この驚くべき素材がどのように合成されるかをあなたと共有できることをとても楽しみにしています。窒化シリコンは、高強度、優れた熱衝撃耐性、耐食性などの優れた特性を備えており、幅広い用途があります。から窒化シリコンヒーター保護チューブに鋳造用の熱電対保護チューブそして窒化シリコン低圧ライザーチューブ、それはさまざまな業界の私たちの周りにあります。
基本から始めましょう。窒化シリコンには化学式があります。主に2つの結晶形があります：α -si₃n₄とβ -si₃n₄。 α形式はメタスト可能であり、高温でβ型に変換できます。
直接窒化
窒化シリコンを合成する最も簡単な方法の1つは、直接的な窒化です。このプロセスでは、シリコンパウダーは窒素またはアンモニア雰囲気で加熱されます。反応は次のようになります：
3SI +2N₂→si₃n₄
まず、高純度のシリコンパウダーが必要です。シリコンパウダーの粒子サイズは非常に重要です。より細かい粉末には表面積が大きいため、窒素ガスとの接触が多いため、反応速度が高くなります。シリコンパウダーを炉に入れてから、窒素ガスを導入します。通常、温度は約1300〜1400°Cである必要があります。
この方法の利点は、そのシンプルさです。これは、窒化シリコンを取得するための比較的直接的な方法です。ただし、いくつかの欠点があります。反応は発熱性であり、パウダーベッドで局所的な過熱を引き起こす可能性があります。この過熱は、窒化シリコンの大きなシリコン穀物と、製品に残っている未反応のシリコンの形成につながる可能性があります。これを克服するには、加熱速度を慎重に制御し、添加物を使用して反応の均一性を改善する必要があるかもしれません。
反応 - 結合した窒化シリコン（RBSN）
反応 - 結合された窒化シリコンは、直接窒化と密接に関連しています。 RBSN生産では、緑色が最初にシリコンパウダーといくつかの添加物から形成されます。添加物は、アルミナやイットリーのようなものであり、窒化プロセスに役立ち、最終製品の特性を改善します。
緑色は、高温で窒素雰囲気で窒化します。窒化中、緑色のシリコンは窒素と反応して窒素シリコンを形成します。 RBSNの素晴らしいところは、緑色の体の形を保持できることです。したがって、複雑な形状のコンポーネントを簡単に作成できます。たとえば、窒化シリコン低圧ライザーチューブこの方法を使用して作成できます。
ただし、RBSNは、他の形態の窒化物と比較して比較的低い密度を持っています。これは、窒化後に構造物にいくつかの細孔が残っているためです。しかし、これらの細孔は、優れた熱衝撃耐性など、RBSNにいくつかのユニークな特性を与えることもできます。
化学蒸着（CVD）
化学蒸気堆積は、窒化シリコンを合成するためのより高度な方法です。 CVDでは、気体前駆体が使用されます。一般的に、シリコン - シラン（SIH₄）や窒素などのガスを含む - は、アンモニア（NH₃）などのガスを含むガスを使用しています。反応は加熱された基質で起こります。一般的な反応は次のとおりです。
3sih₄ +4nh₃→si₃n₄ +12h₂
基質は反応室に配置され、前駆ガスが導入されます。チャンバーは、通常は700〜1000°C前後で高温に加熱されます。ガスは基質の表面で反応し、窒化シリコンは層ごとに堆積します。
CVDの利点は、非常に高品質の窒化シリコンフィルムを生産できることです。これらのフィルムは優れた均一性を持ち、複雑な形状の基質に堆積することができます。たとえば、マイクロエレクトロニクスでは、CVD-堆積した窒化シリコンフィルムが絶縁体として使用されます。窒化シリコンヒーター保護チューブまた、保護コーティングにCVDを堆積した窒化シリコンを使用する場合があります。
しかし、CVDには制限があります。高純度の前駆体ガスと井戸の制御反応チャンバーが必要であるため、それは高価なプロセスです。堆積速度も比較的遅いため、大規模な生産が少し困難になります。
圧迫されていない焼結
加圧性焼結は、濃密な窒化シリコンを作るために使用されます。第一に、窒化シリコン粉末（通常、αとβ型の混合物）は焼結エイズと混合されます。これらの焼結補助剤は、イットリー（y₂o₃）やアルミナ（al₂o₃）のような酸化物である可能性があります。
次に、粉末混合物を緑色の体に押し込みます。その後、緑色の体は外部圧力をかけずに炉で加熱されます。高温（約1700〜1800°C）では、焼結エイズは窒化シリコンと反応し、液相を形成します。この液相は、窒化シリコン粒子の再配置を促進することにより、高密度化プロセスに役立ちます。
圧力のない焼結の利点は、良好な機械的特性を備えた濃密な窒化シリコン成分を生成できることです。ただし、焼結エイズの存在は、窒化シリコンの高温特性に影響を与えることがあります。
ホット - プレス
ホット - プレスは、濃密な窒化シリコンを作る別の方法です。この方法では、焼結エイズとともに窒化シリコンパウダーがダイに配置されます。次に、ダイで粉末を加熱しながら圧力がかかります。圧力は約20〜30 MPaであり、温度は通常1600〜1800°Cの範囲です。
圧力は、材料の多孔性を減らし、密度化プロセスを促進するのに役立ちます。圧力のない焼結と比較して、Hot -Pressは、より高い密度とより良い機械的特性を持つ窒化シリコンを生成する可能性があります。しかし、いくつかの制限があります。ホット用の機器 - プレスはより複雑で高価です。また、ダイのデザインの制限のために、ホットを使用して、大きさまたは複雑な成形コンポーネントを大きくすることは困難です。
アプリケーションと当社の製品
窒化シリコンには幅広い用途があります。鋳造業界では、鋳造用の熱電対保護チューブ窒化シリコンで作られていることは、熱電対を高温溶融金属から保護できます。優れた熱衝撃耐性と窒化シリコンの耐食性により、熱電対の長期の安定性が保証されます。
暖房業界では、窒化シリコンヒーター保護チューブ厳しい環境からヒーターを保護できます。そして窒化シリコン低圧ライザーチューブ溶融金属の滑らかな流れを確保するために、鋳造プロセスで使用されます。
なぜ私たちを選ぶのか
窒化シリコンのサプライヤーとして、高品質の窒化シリコン製品を合成するのに長年の経験があります。高度な生産技術と厳格な品質管理対策を使用しています。単純な用途に窒化シリコンが必要な場合でも、高エンドの複雑な形状のコンポーネントに必要な場合でも、要件を満たすことができます。
窒化シリコン製品に興味がある場合、または合成プロセスについて質問がある場合は、お気軽にご連絡ください。私たちは常にあなたの調達ニーズにあなたを助け、当社の製品があなたのプロジェクトにどのように適合することができるかを話し合うためにここにいます。
参照
- ドイツ語、RM（1996）。焼結理論と実践。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- ライス、RW（1998）。窒化シリコン：高いパフォーマンス構造セラミック。アメリカの陶磁器協会。
- Mitomo、M。（1991）。窒化シリコンセラミック。マルセル・デッカー。
