Silisyum nitrür üretim süreci

Feb 27, 2025 Mesaj bırakın

Üretim yöntemine bağlı olarak silisyum nitrür ürünleri reaksiyon sinterleme ürünlerine, sıcak presleme ürünlerine, atmosferik sinterleme ürünlerine, izostatik presleme ürünlerine ve reaksiyon yeniden ateşleme ürünlerine ayrılabilir. Bunlar arasında reaksiyon sinterlemesi, refrakter silikon nitrür ürünleri üretmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.

Reaksiyon sinterleme yöntemi, ince öğütülmüş silikon tozunun (partikül boyutu genellikle 80 mikronu aşmaz) preslenmesi veya izostatik preslenmesi, yeşil gövdenin kurutulması, nitrojende 1350-1400 dereceye ısıtılması ve ateşleme işlemi sırasında nitrürleme yoluyla silikon nitrürden ürünler elde edilmesini mümkün kılar. Bu üretim yönteminde hammadde koşulları, pişirme süreci ve atmosfer, ürünün özellikleri üzerinde büyük etkiye sahiptir.

Silikon tozu Fe, Ca, Al, Ti vb. gibi birçok yabancı madde içerir. Fe, reaksiyon sürecinde bir katalizör olarak kabul edilir. Silikon difüzyonunu teşvik edebilir ancak aynı zamanda gözenekler gibi kusurlara da neden olabilir. Fe'nin ana rolü bir katkı maddesi olmasıdır: reaksiyon sürecinde bir katalizör görevi görebilir, ürünün yüzeyinde bir Si02 oksit filminin oluşumunu teşvik edebilir; bir demir-silikon eriyik sistemi oluşturur ve nitrojen, sıvı FeSi2 içinde çözünerek -Si3N4 oluşumunu teşvik eder. Ancak demir parçacıklarının çok büyük olması veya içeriğinin çok fazla olması durumunda üründe gözenek gibi kusurlar ortaya çıkacak ve bu da performansını düşürecektir. Tipik olarak eklenen demir miktarı %0-5'tir. Al, Ca ve Ti gibi yabancı maddeler silikonla kolayca düşük ötektik oluşturur. Uygun miktarlarda katkı maddeleri sinterlemeyi destekleyebilir ve ürün performansını iyileştirebilir.

Silikon tozunun parçacık boyutu ne kadar ince olursa, spesifik yüzey alanı o kadar büyük olur ve pişirme sıcaklığı o kadar düşük olur. Daha büyük silikon tozuyla karşılaştırıldığında, daha ince silikon tozu üründe daha fazla -Si3N4 içerir. Silikon tozunun parçacık boyutunu azaltmak, üründeki mikroskobik gözenek boyutunu azaltabilir. Uygun bir parçacık boyutu oranı ürünün yoğunluğunu artırabilir.
 

Sıcaklığın nitrürleme hızı üzerinde büyük etkisi vardır. Nitrürleme reaksiyonu 970-1000 derece sıcaklıkta başlar ve reaksiyon hızı yaklaşık 1250 derece sıcaklıkta hızlanır. Yüksek sıcaklık aşamasında, ekzotermik bir reaksiyon olduğundan, sıcaklık hızla silikonun erime noktasını (1420 derece) aşarsa, silikon akışı meydana gelebilir ve güçlü silikon tozu ön kalıpları eriyip kırılır.