ちょっと、そこ！窒化シリコンセラミックのサプライヤーとして、私はこの驚くべき素材にとって熱処理プロセスがどれほど重要であるかを直接見ました。窒化シリコンセラミックは、その高強度、優れた熱衝撃耐性、および優れた耐摩耗性で知られています。しかし、熱処理はそれにどのような影響を与えますか？飛び込んで見つけましょう。
窒化シリコンセラミックの基本
熱処理について話す前に、窒化シリコンセラミックが何であるかについてすぐに進みましょう。これは、シリコンと窒素から作られた高度なセラミックの一種です。この資料には、幅広いアプリケーションがあります窒化シリコン基質IGBTエレクトロニクス業界で耐性のあるパイプ鉱業および化学セクター。そのユニークなプロパティは、多くの高性能アプリケーションに最大の選択肢となっています。
熱処理プロセス
熱処理には、窒化シリコンセラミックを特定の温度に加熱し、制御された速度で冷却することが含まれます。このプロセスは、セラミックに独自の影響を与えるいくつかの段階に分けることができます。
加熱段階
暖房段階では、セラミックは物理的および化学的変化を起こし始めます。低温では、セラミック内の水分または揮発性不純物が除去されます。温度が上昇すると、セラミック内の原子がエネルギーを獲得し、よりモバイルになり始めます。このモビリティにより、結晶構造の再配置が可能になります。
窒化シリコンセラミックの場合、加熱速度が重要です。 Aも速い加熱速度は熱応力を引き起こす可能性があり、セラミックの亀裂につながる可能性があります。一方、加熱速度が遅いと、原子が再配置する時間が増え、より均一な結晶構造が得られます。
ステージを保持
セラミックが目標温度に達すると、特定の期間はそこに保持されます。これは保持段階と呼ばれます。この間、セラミックの結晶粒は成長し、発達し続けます。保持時間が長いほど、結晶粒は大きくなります。
ただし、より大きな結晶粒は必ずしも良いとは限りません。場合によっては、より小さな結晶粒穀物は、より高い強度や靭性など、より良い機械的特性を提供できます。したがって、保有時間は、最終製品の目的の特性に基づいて慎重に制御する必要があります。
冷却段階
冷却段階は、加熱段階と保持段階と同じくらい重要です。急速な冷却速度は、表面と内部の収縮率が異なるため、セラミックに内部応力を生成する可能性があります。これにより、亀裂の形成につながる可能性があります。
一方、冷却速度が遅いと、セラミックが均等に冷却できるようになり、ひび割れのリスクが軽減されます。しかし、非常に遅い冷却速度は、過度の粒子成長につながる可能性があり、これが機械的特性に悪影響を与える可能性があります。
機械的特性への影響
強さ
熱処理は、窒化シリコンセラミックの強度を大幅に改善できます。結晶構造と粒度を制御することにより、ストレスに耐える材料の能力を高めることができます。たとえば、制御された熱処理プロセスは、より多くの粒界を持つ細かい粒子構造を生成する可能性があります。これらの穀物の境界は、伝播を割るための障壁として機能し、セラミックの強さを高めます。
タフネス
タフネスは、もう1つの重要な機械的特性です。セラミックが破壊する前にエネルギーを吸収する能力を指します。熱処理は、結晶構造を変更することにより、窒化シリコンセラミックの靭性を高めることができます。たとえば、特定の熱処理条件は、セラミック内のより硬い相の形成を誘発する可能性があり、亀裂伝播中により多くのエネルギーを吸収できます。
硬度
硬度は、セラミックのインデントと摩耗に対する抵抗に関連しています。熱処理は、原子間の密度と結合強度を変えることにより、窒化シリコンセラミックの硬度に影響を与える可能性があります。適切な熱処理は、セラミックの硬度を高めることができ、耐摩耗性が重要であるアプリケーションにより適しています。耐性のあるパイプ。
熱特性への影響
熱伝導率
熱伝導率は、特に熱散逸が必要な用途での重要な特性です。窒化シリコン基質IGBT。熱処理は、結晶構造と欠陥の存在を変えることにより、窒化シリコンセラミックの熱伝導率に影響を与える可能性があります。より秩序化された結晶構造を備えた井戸 - 熱 - 処理されたセラミックは、一般に熱伝導率が高くなります。
熱膨張
窒化シリコンセラミックの熱膨張を制御することは、熱応力や亀裂を防ぐために重要です。熱処理は、セラミックの熱膨張係数を変更できます。結晶構造と相組成を調整することにより、熱膨張係数を減らし、温度変化の下でセラミックをより安定させることができます。
化学的特性への影響
耐薬品性
窒化シリコンセラミックは、その良好な耐薬品性で知られています。熱処理はこの特性をさらに強化することができます。適切な熱処理は、セラミックにより密度が高く安定した表面層を作成する可能性があり、それが化学物質の攻撃に抵抗する可能性があります。これは、セラミックが化学処理プラントなどの腐食性環境にさらされている用途で特に重要です。
アプリケーションと熱処理
窒化シリコンセラミックのさまざまな用途には、異なる熱処理プロセスが必要です。
エレクトロニクス
エレクトロニクス業界では、窒化シリコン基質IGBT優れた熱伝導率と電気断熱特性が必要です。特定の熱処理プロセスを使用して、これらの特性を最適化します。熱処理により、セラミックには均一な結晶構造と低い欠陥密度があることを保証できます。これは、高性能の電子デバイスに不可欠です。
摩耗 - 耐性アプリケーション
のために耐性のあるパイプその他の摩耗 - 耐性アプリケーション、セラミックは高い硬度と靭性を持つ必要があります。熱処理プロセスは、これらの用途の耐摩耗性と衝撃力に耐えることができる、高い強度フェーズで細かい粒子構造を生成するように調整されます。
断熱用途
などの断熱用途で断熱ガスケット、セラミックは、熱伝導率が低く、熱安定性が低くする必要があります。熱処理は、断熱特性を改善できる結晶構造とセラミックの多孔性を制御するために使用できます。
結論
ご覧のとおり、熱処理プロセスは、窒化シリコンセラミックに大きな影響を与えます。セラミックの機械的、熱的、化学的特性を大幅に改善できるため、幅広い用途に適しています。当社では、窒化シリコンセラミック製品が最高水準を満たすことを保証するために、熱処理プロセスを完璧にするのに多くの時間を費やしました。
特定のアプリケーションのために窒化シリコンセラミック製品を購入することに興味がある場合は、おしゃべりしたいと思います。電子機器、摩耗 - 耐性アプリケーション、または断熱材に必要な場合でも、ニーズに合わせた高品質の製品を提供できます。手を差し伸べて、調達の議論を始めましょう！
参照
- Kingery、WD、Bowen、HK、およびUhlmann、DR（1976）。陶器の紹介。ワイリー。
- ライス、RW（編）。 （1995）。窒化シリコン：高いパフォーマンス構造セラミック。ノイエスの出版物。
