सिलिकॉन नाइट्राइड Si3n4

सिलिकॉन नाइट्राइड उत्पादों को प्रक्रिया के अनुसार प्रतिक्रिया सिंटरिंग उत्पादों, गर्म दबाने वाले उत्पादों, वायुमंडलीय दबाव सिंटरिंग उत्पादों, आइसोस्टैटिक दबाव सिंटरिंग उत्पादों और प्रतिक्रिया भारी सिंटरिंग उत्पादों में विभाजित किया जा सकता है। उनमें से, प्रतिक्रिया सिंटरिंग सिलिकॉन नाइट्राइड दुर्दम्य उत्पादों के उत्पादन के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है।

प्रतिक्रिया सिंटरिंग विधि द्वारा सिलिकॉन नाइट्राइड उत्पादों का उत्पादन बारीक पिसा हुआ सिलिकॉन पाउडर (कण का आकार आम तौर पर 80μm से कम होता है), यांत्रिक या आइसोस्टैटिक दबाव द्वारा मोल्डिंग, हरे शरीर को सूखने के बाद, नाइट्रोजन में 1350 ~ 1400 डिग्री तक गर्म किया जाता है। और फायरिंग प्रक्रिया के दौरान एक ही समय में नाइट्राइड किया गया। इस उत्पादन विधि के साथ, कच्चे माल की स्थिति, फायरिंग प्रक्रिया और वातावरण की स्थिति का उत्पाद के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है।

सिलिका पाउडर में कई अशुद्धियाँ होती हैं, जैसे Fe, Ca, Aì, Ti, आदि। Fe को प्रतिक्रिया प्रक्रिया में उत्प्रेरक माना जाता है। यह सिलिकॉन के प्रसार को बढ़ावा दे सकता है, लेकिन साथ ही, यह सरंध्रता जैसे दोष भी पैदा करेगा। एक योज्य के रूप में Fe की मुख्य भूमिका: उत्पाद की सतह पर SiO2 ऑक्साइड फिल्म के निर्माण को बढ़ावा देने के लिए प्रतिक्रिया प्रक्रिया में उत्प्रेरक के रूप में इसका उपयोग किया जा सकता है; एक लौह-सिलिकॉन पिघल प्रणाली बनती है, और नाइट्रोजन तरल FeSi2 में घुल जाती है, जो -Si3N4 के निर्माण को बढ़ावा देती है। हालाँकि, यदि लोहे के कण बहुत बड़े हैं या सामग्री बहुत अधिक है, तो उत्पाद में सरंध्रता जैसे दोष भी दिखाई देंगे, जिससे प्रदर्शन कम हो जाएगा। आम तौर पर, जोड़े गए लोहे की मात्रा 0~5% होती है। अल, सीए, टीआई और अन्य अशुद्धियाँ जैसी अशुद्धियाँ सिलिकॉन के साथ यूटेक्टिक बनाने में आसान होती हैं। अतिरिक्त मात्रा की उचित मात्रा सिंटरिंग को बढ़ावा दे सकती है और उत्पाद के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है।

कण का आकार जितना महीन और विशिष्ट सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, फायरिंग तापमान उतना ही कम होगा। मोटे कण आकार की तुलना में, उत्पाद में -Si3N4 की मात्रा बढ़ जाती है। सिलिका धुएं के कण आकार को कम करने से उत्पाद के सूक्ष्म छिद्र का आकार कम हो सकता है। उपयुक्त कण आकार अनुपात उत्पादों के घनत्व में सुधार कर सकता है।

तापमान का नाइट्राइडिंग की दर पर गहरा प्रभाव पड़ता है। नाइट्राइडिंग प्रतिक्रिया 970~1000 डिग्री पर शुरू होती है, और प्रतिक्रिया दर लगभग 1250 डिग्री पर तेज हो जाती है। उच्च तापमान चरण में, एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के कारण, यदि तापमान जल्दी से सिलिकॉन के पिघलने बिंदु (1420 डिग्री) से अधिक हो जाता है, तो सिलिकॉन का प्रवाह आसान होता है, जिससे सिलिकॉन पाउडर शरीर पिघल जाएगा और ढह जाएगा।

अप्रैल 2023 में, लीबनिज़ विश्वविद्यालय में फोटोनिक्स संस्थान के निदेशक, माइकल एम। "हाइब्रिड तकनीक" की मदद से, कुस टीम ने इंडियम फॉस्फाइड से बने एक लेजर, एक फिल्टर और सिलिकॉन नाइट्राइड से बने एक गुहा को जोड़ा और एकीकृत किया उन्हें एक ही चिप पर. 

2023 में, कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स रिसर्च की इंजीनियरिंग सिरेमिक प्रयोगशाला की एक शोध टीम ने इलेक्ट्रिक वाहन ड्राइव मॉड्यूल के लिए सिलिकॉन नाइट्राइड बियरिंग बॉल्स का निर्माण किया है। सिलिकॉन नाइट्राइड बॉल तकनीक का उपयोग करके हाइब्रिड बियरिंग्स का वैश्विक बाजार आकार 1.3 से अधिक बढ़ने की उम्मीद है। 2026 तक ट्रिलियन जीते।