В даний час все більше застосування у чорній і кольоровій металургії, скляній та вогнетривкої промисловості знаходять керамічні матеріали. Вони облают унікальними властивостями, що дозволяє поліпшити різні галузі виробництва. Найперспективнішим керамічним матеріалом є нітрид кремнію. Це речовина майбутнього, завдяки якому перебудовуються різні технологічні виробництва. Наприклад, такі, як золотодобувна промисловість і всілякі переробні заводи.
Що це за речовина?
Нітрид кремнію – це унікальний керамічний матеріал, який знаходить своє застосування у багатьох галузях промисловості. Він відноситься до групи неоксидной кераміки, так як не містить атоми кисню.
Формула нітриду кремнію: Si3N4.
Структура
Мікроструктура Si3N4 являє собою микростержни, які утворюють циліндричні кристали. Дана властивість виявилося принципово важливим при обробці різних видів чавуну, зокрема того, який містить вставки з кераміки. При використанні різних металів в якості ріжучих матеріалів швидкість є не такий великий, як потрібно, тому необхідно використовувати різноманітні мастильно-охолоджуючі речовини. Завдяки дивовижною структурі нітриду кремнію, його використання для різання чавуну призводить до того, що це дає можливо досягти максимальної швидкості без необхідності використання мастильних рідин. За рахунок свого унікального складу даний матеріал володіє високою ударною в’язкістю, а це значить, що речовина володіє високим опором до ударів.
Отримання
Існують різні способи отримання даного з’єднання. Один з них – хімічне осадження, яке ведеться при температурі від 700 до 900 °С. При використанні такого способу виходить з’єднання в аморфному вигляді, яке є діелектриком. При цьому можливе утримання в даному матеріалі водню може становити до 8%. В такому випадку атоми азоту і кремнію можуть утворювати водневі зв’язки з містяться в аморфному осаді воднем. Існує залежність вмісту атомів водню від температури, при якій проводилося осадження, а також від співвідношення вихідних речовин в газовій суміші.
Найбільший вміст речовини проявляється, якщо осаджувати нітрид кремнію в умовах низьких температур і при високому значенні концентрації аміаку в газоподібної суміші. Якщо проводити процес у малому співвідношенні вмісту аміаку до дихлорсилану, то матеріал буде включати в свій склад досить велика кількість кремнію, що призводить до формування недостатніх діелектричних властивостей. Опір по відношенню до електрики Si3N4 також залежить від температурних умов, при яких його отримують.
Отримання нітриду кремнію – це складний процес, де необхідно враховувати різноманітні умови, щоб продукт відповідав пропонованим вимогам. Враховуючи, в яких важливих областях він знаходить своє застосування, необхідно відповідально підходити до умов проведення осадження.
Властивості нітриду кремнію
Даний матеріал являє собою речовина з унікальними фізичними і фізико-хімічними властивостями.
Однією з найважливіших особливостей є те, що дана речовина володіє низькою щільністю і високою ударною в’язкістю, що призводить до можливості використання нитридкремниевые матеріали в якості кульок для легких підшипників.
Даний матеріал є термостійким. Його можна використовувати при 1300 °С в окислювальній атмосфері і при 1600 °С – нейтральної. Ці властивості також є важливими для використання в різного роду промислових виробництвах, наприклад, при зварювальних процесах.
Застосування
Завдяки своїм унікальним характеристикам, нітрид кремнію знаходить широке застосування в різних областях переробного виробництва. Найбільшу значимість даний матеріал являє для чавунної промисловості, так як, використовуючи саме його в якості ріжучих пристосувань, можна збільшити швидкість процесу, а також відмовитися від застосування охолоджувачів і мастил.
Крім цього, за рахунок високої теплостійкості при різних атмосферах Si3N4 застосовується при зварюванні різних матеріалів. Завдяки унікальному поєднанню трібологічних властивостей, з нітриду кремнію виготовляють кульки для різних видів підшипників.
