O que é material cerâmico de nitreto de silício?

O nitreto de silício é um importante material cerâmico estrutural. É um material superduro com lubrificação inerente e resistência ao desgaste. É um cristal atômico e antioxidante em altas temperaturas. Também pode resistir ao choque térmico. Quando aquecido acima de 1000°C ao ar, não se desintegrará mesmo se for rapidamente resfriado ou aquecido. É precisamente porque a cerâmica de nitreto de silício tem propriedades tão boas que as pessoas costumam usá-la para fabricar peças mecânicas, como rolamentos, pás de turbinas a gás, vedações mecânicas e peças de moldes. Se a cerâmica de nitreto de silício resistente a altas temperaturas e ao calor for usada para fabricar a superfície de aquecimento das peças do motor, ela poderá não apenas melhorar a qualidade dos motores a diesel e economizar combustível, mas também melhorar a eficiência térmica. Este tipo de motor diesel foi desenvolvido na China, nos Estados Unidos, no Japão e em outros países.

O processo de preparação de produtos cerâmicos de nitreto de silício geralmente consiste em processamento de matéria-prima, síntese de pó, processamento de pó, moldagem, processamento de corpo verde, sinterização e processamento de corpo verde cerâmico.

Os tipos de processos de preparação de cerâmicas de nitreto de silício são diferenciados principalmente pelos métodos e sequências de síntese, moldagem e sinterização.

Os métodos comuns de moldagem para cerâmica incluem prensagem a seco, fundição de fita, moldagem por injeção, etc. A prensagem a seco é um processo de moldagem amplamente utilizado e um dos principais processos de moldagem para painéis traseiros de cerâmica de telefones celulares. As tampas traseiras de cerâmica da série Xiaomi MIX são todas prensadas a seco. Hoje, vamos dar uma olhada mais de perto no processo de prensagem a seco da cerâmica.

1. Prensagem a seco

A prensagem a seco, também conhecida como prensagem em molde, é um dos métodos de moldagem comumente usados. A prensagem a seco é o processo de colocação de pó com boa fluidez e classificação adequada de partículas após a granulação na cavidade do molde de metal e aplicação de pressão através da cabeça de pressão. A pressão A cabeça produz deslocamento na cavidade do molde, transmite pressão, reorganiza e deforma as partículas de pó na cavidade do molde e depois compacta para formar uma peça cerâmica com resistência e forma.

2. Princípio do processo e fatores que influenciam a prensagem a seco

1. Princípio do processo

A essência da prensagem a seco é que, sob a ação de uma força externa, as partículas ficam próximas umas das outras no molde e as partículas são firmemente conectadas com a ajuda do atrito interno para manter a forma. Este atrito interno atua na fina camada adesiva ao redor das partículas próximas umas das outras.

À medida que a pressão aumenta, os espaços em branco mudam de forma, deslizam uns contra os outros, a folga diminui, o contacto aumenta gradualmente e aderem uns aos outros. À medida que as partículas se aproximam, a interação entre as moléculas do colóide e as partículas é fortalecida, e o corpo verde adquire resistência mecânica.

2. Fatores de influência

Os principais fatores que afetam a prensagem a seco são:

Propriedades do pó: tamanho das partículas, distribuição do tamanho das partículas, fluidez, teor de água, etc.;

Seleção de adesivos e lubrificantes;

Projeto de molde;

Força de prensagem, método de prensagem, velocidade de prensagem e tempo de retenção durante o processo de prensagem.

Em resumo, se o tamanho de partícula do branco for apropriado, o aglutinante for usado corretamente e o método de prensagem for razoável, o método de prensagem a seco também pode obter uma densidade de branco relativamente ideal.

Cerâmica de nitreto de silício

O líquido de prensagem a quente do pó de nitreto de silício de alta pureza não encolhe a 1700°C. Existem três métodos principais de sinterização para nitreto de silício: sinterização por reação, sinterização convencional e sinterização por prensagem a quente.

1. Sinterização de reação

Baseia-se na seguinte reação: 3Si(s) 2N2(g)=Si3N4(s) A reação de nitretação começa a 1100°C e aquece gradualmente até 1420°C. Todo o processo leva vários dias CC. Como a reação é exotérmica, a taxa de aquecimento deve ser cuidadosamente controlada. Geralmente, o produto obtido mantendo-se aquecido abaixo de 1400°C é uma mistura de α- e β-Si3N4 com porosidade de 15C30%.

Cerâmica de nitreto de silício

1. Sinterização de reação

Vantagens: Não são permitidos aditivos Características: A resistência do material não será significativamente reduzida em altas temperaturas; O tamanho e a forma do produto permanecem inalterados e produtos de formato complexo podem ser produzidos; Para soldar duas peças, basta conectá-las e nitretá-las. Na sinterização por reação, o fator chave que afeta a qualidade do produto é o controle da temperatura de reação. Após o método de aquecimento em três etapas, a temperatura do forno é elevada acima do ponto de fusão do silício, o que é frequentemente chamado de nitretação por excesso de temperatura.