¿Qué es el material cerámico de nitruro de silicio?

El nitruro de silicio es un material cerámico estructural importante. Es un material superduro con lubricidad inherente y resistencia al desgaste. Es un cristal atómico y antioxidante a altas temperaturas. También puede resistir el choque térmico. Cuando se calienta a más de 1000 °C en el aire, no se desintegrará incluso si se enfría o calienta rápidamente. Precisamente porque las cerámicas de nitruro de silicio tienen tan buenas propiedades, la gente las utiliza a menudo para fabricar piezas mecánicas como cojinetes, álabes de turbinas de gas, sellos mecánicos y piezas de moldes. Si se utilizan cerámicas de nitruro de silicio resistentes a altas temperaturas y al calor para fabricar la superficie de calentamiento de las piezas del motor, no solo se puede mejorar la calidad de los motores diésel y ahorrar combustible, sino también mejorar la eficiencia térmica. Este tipo de motor diésel se ha desarrollado en China, Estados Unidos, Japón y otros países.

El proceso de preparación de productos cerámicos de nitruro de silicio generalmente consiste en procesamiento de materia prima, síntesis de polvo, procesamiento de polvo, moldeo, procesamiento de cuerpo verde, sinterización y procesamiento de cuerpo verde cerámico.

Los tipos de procesos de preparación de cerámicas de nitruro de silicio se distinguen principalmente por los métodos y secuencias de síntesis, moldeado y sinterización.

Los métodos de moldeo comunes para cerámica incluyen prensado en seco, fundición en cinta, moldeo por inyección, etc. El prensado en seco es un proceso de moldeo ampliamente utilizado y uno de los procesos de moldeo principales para paneles posteriores de cerámica de teléfonos móviles. Todas las cubiertas traseras de cerámica de la serie Xiaomi MIX están prensadas en seco. Hoy, echemos un vistazo más de cerca al proceso de prensado en seco de cerámica.

1. Prensado en seco

El prensado en seco, también conocido como prensado con matriz, es uno de los métodos de moldeo más utilizados. El prensado en seco es el proceso de colocar polvo con buena fluidez y clasificación de partículas adecuada después de la granulación en la cavidad del molde de metal y aplicar presión a través del cabezal de presión. La presión El cabezal produce desplazamiento en la cavidad del molde, transmite presión y reorganiza y deforma las partículas de polvo en la cavidad del molde, y luego se compacta para formar una pieza en bruto de cerámica con resistencia y forma.

2. Principio del proceso y factores que influyen en el prensado en seco

1. Principio del proceso

La esencia del prensado en seco es que bajo la acción de una fuerza externa, las partículas están cerca unas de otras en el molde y están firmemente conectadas con la ayuda de la fricción interna para mantener la forma. Esta fricción interna actúa sobre la fina capa adhesiva que rodea las partículas cercanas entre sí.

A medida que aumenta la presión, los espacios en blanco cambiarán de forma, se deslizarán uno contra el otro, el espacio disminuirá, el contacto aumentará gradualmente y se adherirán entre sí. A medida que las partículas se acercan, la interacción entre las moléculas coloidales y las partículas se fortalece y el cuerpo verde adquiere resistencia mecánica.

2. Factores que influyen

Los principales factores que afectan el prensado en seco son:

Propiedades del polvo: tamaño de partícula, distribución granulométrica, fluidez, contenido de agua, etc.;

Selección de adhesivos y lubricantes;

Diseño de moldes;

Fuerza de prensado, método de prensado, velocidad de prensado y tiempo de retención durante el proceso de prensado.

En resumen, si el tamaño de partícula del blanco es apropiado, el aglutinante se usa correctamente y el método de prensado es razonable, el método de prensado en seco también puede obtener una densidad del blanco relativamente ideal.

Cerámicas de nitruro de silicio

El líquido de prensado en caliente de polvo de nitruro de silicio de alta pureza no se encoge a 1700°C. Existen tres métodos principales de sinterización para el nitruro de silicio: sinterización por reacción, sinterización convencional y sinterización por prensado en caliente.

1. Sinterización por reacción

Se basa en la siguiente reacción: 3Si(s) 2N2(g)=Si3N4(s) La reacción de nitruración comienza a 1100°C y se calienta gradualmente hasta 1420°C. Todo el proceso lleva varios días CC. Dado que la reacción es exotérmica, la velocidad de calentamiento debe controlarse cuidadosamente. Generalmente, el producto obtenido manteniéndolo caliente por debajo de 1400°C es una mezcla de α- y β-Si3N4 con una porosidad de 15C30%.

Cerámicas de nitruro de silicio

1. Sinterización por reacción

Ventajas: No se permiten aditivos Características: La resistencia del material no se reducirá significativamente a altas temperaturas; El tamaño y la forma del producto permanecen sin cambios y se pueden producir productos con formas complejas; Para soldar dos piezas basta con conectarlas y nitrurarlas. En la sinterización por reacción, el factor clave que afecta la calidad del producto es el control de la temperatura de reacción. Después del método de calentamiento de tres pasos, la temperatura del horno se eleva por encima del punto de fusión del silicio, lo que a menudo se denomina nitruración por sobretemperatura.