질화규소 세라믹이란?
실리콘 질화물 세라믹 (Si ∝ N ₄)는 실리콘과 질소 원소로 구성된 공유 화합물로, 종합적인 특성이 우수하여 여러 첨단 기술 분야에서 널리 사용됩니다.
1, 재료 특성
-높은 강도와 인성: 질화규소 세라믹은 고온에서도 350MPa 이상의 굽힘 강도로 높은 강도와 인성을 유지할 수 있습니다. 1200℃의 고온에서도 강도가 크게 감소하지 않습니다.
-낮은 열팽창 계수: 실리콘 질화물은 열팽창 계수가 낮아 고온에서 변형이 적기 때문에 안정적인 크기와 모양이 필요한 고온 애플리케이션에 특히 적합합니다.
-뛰어난 열 충격 저항성: 실리콘 질화물 세라믹은 급격한 온도 변화에도 강도와 무결성을 유지할 수 있어 잦은 온도 순환이 필요한 장비에 적합합니다.
-내마모성과 자체 윤활성이 우수합니다: 질화규소 세라믹은 경도가 높고 자체 윤활 특성이 있으며 내마모성이 우수하여 베어링 및 메카니컬 씰 링과 같은 부품을 제조하는 데 적합합니다.
-화학적 내식성: 질화규소 세라믹은 대부분의 무기산 및 특정 염기에 대한 내식성이 우수하며 불산을 제외한 다른 무기산과 거의 반응하지 않습니다.
-전기 절연: 실리콘 질화물 세라믹은 절연 특성이 필요한 전자 및 반도체 분야에 적합한 우수한 전기 절연 소재입니다.
2, 준비 과정
질화규소 세라믹의 제조 공정은 주로 분말 준비, 성형, 소결의 세 단계로 이루어집니다:
- 분말 준비: 일반적인 준비 방법에는 실리콘 분말 질화, 액상 반응, 자체 전파 고온 합성 등이 있습니다.
- 성형 공정: 건식 프레스 성형, 냉간 등방성 프레스 성형, 주조 성형 등을 포함합니다.
- 소결 공정: 주로 열간 프레스 소결, 가스 압력 소결, 열간 등방성 프레스 소결, 방전 플라즈마 소결이 포함됩니다.
3, 응용 분야
-기계 분야에서 실리콘 질화물 세라믹은 베어링, 밸브, 파이프 라인, 그레이딩 휠 및 세라믹 절삭 공구의 제조에 널리 사용됩니다. 실리콘 질화물 베어링 볼은 밀도가 낮고 경도가 높으며 내마모성이 우수하여 정밀 공작 기계 스핀들, 항공 우주 엔진 및 자동차 엔진 베어링에 널리 사용됩니다.
-항공우주 분야: 질화규소 세라믹은 강도가 높고 열팽창 계수가 낮으며 열충격 저항성이 우수하여 연소실 부품, 가스터빈 블레이드, 투명 소재 등 항공우주 분야에 이상적인 소재입니다.
-야금 산업: 질화규소 세라믹은 온도 측정 열전대 슬리브, 용광로 라이닝, 도가니, 분리 링 등을 제조하는 데 사용할 수 있으며 열충격 저항성과 내마모성이 우수합니다.
-화학 산업: 질화규소 세라믹은 알루미늄 제련, 제강, 제철 등의 산업에서 내화 재료, 펌프, 파이프라인, 밸브, 금형 등으로 사용할 수 있습니다.
-반도체 분야에서는 질화규소 세라믹의 전기 절연성과 내식성으로 인해 반도체 제조 시 절연 기판 및 고온 용광로 라이닝으로 사용됩니다.
-신에너지 차량: 질화규소 세라믹 베어링은 밀도가 낮고 내마모성이 높으며 절연 성능이 우수하여 신에너지 차량용 전기 모터 베어링에 널리 사용됩니다.
실리콘 질화물 세라믹우수한 물리적, 화학적, 기계적 특성을 가진 이 물질은 다양한 분야에서 응용될 가능성이 높으며, 앞으로 더 많은 첨단 기술 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다.