Plik azotek krzemu Jest to związek nieorganiczny utworzony przez azot (N) i krzem (Si). Jego wzór chemiczny to Si3N4. Jest to jasnoszary lub jasnoszary materiał o wyjątkowej twardości i odporności na wysokie temperatury.
Ze względu na swoje właściwości azotek krzemu znajduje zastosowanie tam, gdzie wymagana jest wysoka odporność na ścieranie i wysokie temperatury. Na przykład jest używany do produkcji narzędzi skrawających i łożysk kulkowych.
Jest stosowany w maszynach, które muszą wytrzymywać duże siły mechaniczne, takie jak łopatki turbin, które są jak duże cylindry, w których łopatki muszą obracać się z dużą prędkością wraz z przepływem wody lub gazów, wytwarzając energię.
Ceramika z azotku krzemu jest używana do produkcji części, które muszą mieć kontakt ze stopionymi metalami. Służą również jako zamiennik kości ludzkich lub zwierzęcych.
On to robi3N4 Ma właściwości elektroizolacyjne, to znaczy nie przenosi energii elektrycznej. Dlatego może być stosowany w zastosowaniach mikroelektronicznych lub w bardzo małych urządzeniach elektronicznych.
Indeks artykułów
W azotku krzemu każdy atom krzemu (Si) jest kowalencyjnie związany z 4 atomami azotu (N). I odwrotnie, każdy atom azotu jest przyłączony do 3 atomów krzemu.
Dlatego wiązania są bardzo mocne i zapewniają dużą stabilność mieszance..
Azotek krzemu ma trzy struktury krystaliczne: alfa (α-Si3N4), beta (β-Si3N4) i gamma (γ-Si3N4). Najpopularniejsze są wersje alfa i beta. Gamma jest uzyskiwana przy wysokich ciśnieniach i temperaturach i jest najtrudniejsza.
Solidny, jasnoszary.
140,28 g / mol
1900 ºC
3,44 g / cm3
Nierozpuszczalne w wodzie. Rozpuszczalny w kwasie fluorowodorowym HF.
Jest to bardzo stabilny związek ze względu na sposób, w jaki atomy krzemu i azotu są związane w Si3N4.
Azotek krzemu ma doskonałą odporność na kwas solny (HCl) i siarkowy (Hdwapołudniowy zachód4). Jest również bardzo odporny na utlenianie. Jest odporny na odlewanie aluminium i jego stopy.
Charakteryzuje się dobrą odpornością na szok termiczny, wysokim zachowaniem twardości w podwyższonych temperaturach, doskonałą odpornością na erozję i zużycie oraz doskonałą odpornością na korozję.
Posiada wyjątkową twardość, która pozwala na nakładanie cienkich warstw materiału. Zachowuje swoje właściwości w wysokich temperaturach.
Folie z azotku krzemu stanowią doskonałą barierę dla dyfuzji wody, tlenu i metali, nawet w wysokich temperaturach. Są bardzo twarde i mają wysoką stałą dielektryczną, co oznacza, że słabo przewodzą prąd, działając tym samym jako izolator elektryczny..
Z tych wszystkich powodów jest to odpowiedni materiał do zastosowań w wysokich temperaturach i dużych obciążeniach mechanicznych..
Można go otrzymać wychodząc z reakcji amoniaku (NH3) i chlorek krzemu (SiCl4), w którym amidek krzemu Si (NHdwa)4 że po podgrzaniu tworzy imid, a następnie azotek krzemu Si3N4.
Reakcję można podsumować następująco:
Chlorek krzemu + Amoniak → Azotek krzemu + Kwas solny
3 SiCl4 (gaz) + 4 NH3 (gaz) → Tak3N4 (ciało stałe) + 12 HCl (gaz)
Jest również wytwarzany przez obróbkę sproszkowanego krzemu (Si) za pomocą azotu (Ndwa) w temperaturach 1200-1400 ° C Jednak materiał ten ma 20-30% mikroporowatości, co ogranicza jego wytrzymałość mechaniczną..
3 Si (ciało stałe) + 2 N.dwa (gaz) → Tak3N4 (solidny)
Dlatego proszek Si jest spiekany.3N4 aby uformować gęstszą ceramikę, oznacza to, że proszek jest poddawany działaniu wysokiego ciśnienia i temperatury.
Azotek krzemu jest często stosowany jako warstwa pasywacyjna lub ochronna w układach scalonych i strukturach mikromechanicznych..
Układ scalony to struktura zawierająca elementy elektroniczne niezbędne do wykonywania pewnych funkcji. Jest również nazywany chipem lub mikroczipem.
On to robi3N4 posiada doskonałą odporność na dyfuzję wody, tlenu i metali takich jak sód, dlatego służy jako warstwa izolacyjna lub bariera.
Jest również używany jako materiał dielektryczny, co oznacza, że jest słabym przewodnikiem elektryczności, więc działa jako izolator tego.
Służy to zastosowaniom mikroelektronicznym i fotonicznym (generowanie i wykrywanie fal świetlnych). Stosowany jako cienka warstwa w powłokach optycznych.
Jest to najpowszechniejszy materiał dielektryczny stosowany w kondensatorach z pamięcią dynamiczną o dostępie swobodnym (DRAM). Dynamiczna pamięć o dostępie swobodnym), które są używane w komputerach lub komputerach.
Ceramika z azotku krzemu ma właściwości charakteryzujące się dużą twardością i odpornością na ścieranie, dlatego znajduje zastosowanie w zastosowaniach inżynierii trybologicznej, czyli tam, gdzie występuje duże tarcie i zużycie..
On to robi3N4 denso charakteryzuje się dużą wytrzymałością na elastyczność, dużą odpornością na pękanie, dobrą odpornością na przeciąganie lub przesuwanie, dużą twardością i doskonałą odpornością na erozję.
Uzyskuje się to, gdy azotek krzemu jest przetwarzany przez spiekanie w fazie ciekłej poprzez dodanie tlenku glinu i tlenku itru (AldwaLUB3 + YdwaLUB3) w temperaturach 1750-1900 ° C.
Spiekanie polega na poddaniu złożonego proszku działaniu wysokich ciśnień i temperatur w celu uzyskania gęstszego i bardziej zwartego materiału.
Ceramika z azotku krzemu może być stosowana na przykład w urządzeniach do wytapiania aluminium, czyli w bardzo gorących miejscach, w których występuje roztopione aluminium.
Struktura ceramiki z azotku krzemu stwarza doskonałą okazję do optymalizacji właściwości pod kątem konkretnych zastosowań, zgodnie z wymaganiami inżynierów. Nawet wiele z jego potencjalnych zastosowań jeszcze się nie zmaterializowało..
Od 1989 roku ustalono, że Si3N4 jest materiałem biokompatybilnym, co oznacza, że może zastąpić część żywego organizmu bez powodowania uszkodzeń i pozwalając na regenerację otaczających go tkanek.
Służy do produkcji elementów do wymiany lub naprawy kości nośnych, a także urządzeń międzykręgowych, czyli drobnych przedmiotów umożliwiających naprawę kręgosłupa.
W testach przeprowadzonych na kościach ludzkich lub zwierzęcych w krótkim czasie zrost między kością a implantami lub ceramicznymi kawałkami Si3N4.
Azotek krzemu jest nietoksyczny, sprzyja adhezji komórek, normalnej proliferacji lub namnażaniu komórek oraz ich różnicowaniu lub wzrostowi według typu komórek.
W tym zastosowaniu Si3N4 jest wcześniej poddawany procesowi spiekania z dodatkami tlenku glinu i tlenku itru (AldwaLUB3+YdwaLUB3). Polega to na wywieraniu ciśnienia i wysokiej temperatury na proszek Si.3N4 plus dodatki.
Ta procedura daje otrzymanemu materiałowi zdolność zapobiegania rozwojowi bakterii, zmniejszając ryzyko infekcji i sprzyjając metabolizmowi komórkowemu organizmu..
Dlatego otwiera możliwość promowania szybszego gojenia w urządzeniach do naprawy kości..
Stosowany w zastosowaniach wysokotemperaturowych, gdzie wymagana jest odporność na zużycie, takich jak łożyska (części wspomagające ruch obrotowy w maszynach) i narzędzia skrawające.
Znajduje również zastosowanie w łopatkach turbin (maszynach utworzonych przez bęben z łopatkami, które obracają się podczas przepuszczania wody lub gazu i wytwarzają w ten sposób energię) i połączeniach żarowych (połączenia w wysokich temperaturach).
Stosowany w rurkach termopar (czujnikach temperatury), tyglach ze stopionego metalu i wtryskiwaczach paliwa rakietowego.
Jeszcze bez komentarzy