窒化ケイ素セラミックス材料とは何ですか?- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

窒化ケイ素は重要な構造用セラミック材料です。固有の潤滑性と耐摩耗性を備えた超硬材料です。原子結晶であり、高温では酸化防止剤です。熱衝撃にも耐えられます。空気中で1000℃以上に加熱すると、急冷・加熱しても崩壊しません。窒化ケイ素セラミックスはまさにその優れた特性を備えているため、ベアリング、ガスタービンブレード、メカニカルシール、金型部品などの機械部品の製造によく使用されています。エンジン部品の伝熱面に耐高温・耐熱性の窒化ケイ素セラミックスを使用すれば、ディーゼルエンジンの品質向上や省燃費だけでなく、熱効率の向上も期待できます。このタイプのディーゼルエンジンは、中国、米国、日本などで開発されています。

窒化ケイ素セラミックス製品の製造工程は、一般的に原料加工、粉末合成、粉末加工、成形、成形体加工、焼結、セラミックス成形体加工から構成されます。

窒化ケイ素セラミックスの製造プロセスの種類は、主に合成、成形、焼結の方法と順序によって区別されます。

セラミックの一般的な成形方法には、乾式プレス、テープキャスティング、射出成形などが含まれます。乾式プレスは広く使用されている成形プロセスであり、携帯電話のセラミックバックパネルの主流の成形プロセスの 1 つです。 Xiaomi MIX シリーズのセラミック製バックカバーはすべて乾式プレス加工されています。今日は、セラミックの乾式プレスプロセスを詳しく見てみましょう。

1. 乾式プレス

ドライプレスは金型プレスとも呼ばれ、一般的に使用される成形法の 1 つです。乾式プレスとは、造粒後の流動性が良く粒度が適切に揃った粉末を金型のキャビティに入れ、加圧ヘッドから圧力を加える方法です。圧力ヘッドは金型キャビティ内で変位を生成し、圧力を伝達し、金型キャビティ内の粉末粒子を再配置および変形させ、その後圧縮して強度と形状を備えたセラミックブランクを形成します。

2. 乾式プレスのプロセス原理と影響要因

1. プロセス原理

ドライプレスの本質は、外力の作用下で粒子が金型内で互いに接近し、内部摩擦の助けを借りて粒子が強固に結合して形状を維持することです。この内部摩擦は、互いに接近した粒子の周囲の薄い接着層に作用します。

圧力が増加すると、ブランクは形状を変化させ、互いに滑り、隙間が減少し、接触が徐々に増加し、互いに接着します。粒子が近づくにつれて、コロイド分子と粒子の間の相互作用が強化され、成形体は機械的強度を持ちます。

2. 影響を与える要因

ドライプレスに影響を与える主な要因は次のとおりです。

粉体の性質：粒径、粒度分布、流動性、含水率など。

接着剤と潤滑剤の選択;

金型設計;

プレス工程における加圧力、加圧方法、加圧速度、保持時間。

要約すると、ブランクの粒径が適切で、バインダーが正しく使用され、プレス方法が合理的であれば、乾式プレス法でも比較的理想的なブランク密度を得ることができます。

窒化ケイ素セラミックス

高純度窒化ケイ素粉末のホットプレス液は1700℃でも収縮しません。窒化ケイ素の主な焼結方法には、反応焼結、通常焼結、ホットプレス焼結の 3 つがあります。

1. 反応焼結

これは次の反応に基づいています: 3Si(s) 2N2(g)=Si3N4(s) 窒化反応は 1100°C で始まり、徐々に 1420°C まで加熱します。プロセス全体には数 CC 日かかります。反応は発熱性であるため、加熱速度は慎重に制御する必要があります。一般に、1400℃以下で保温して得られる生成物は、気孔率15C30%のα-Si3N4とβ-Si3N4の混合物となる。

窒化ケイ素セラミックス

1. 反応焼結

利点: 添加剤は使用できません。特徴: 材料の強度は高温でも大幅に低下しません。製品の大きさや形状はそのままに、複雑な形状の製品も製作可能です。 2 つの部品を溶接するには、それらを接続して窒化するだけです。反応焼結では、製品の品質に影響を与える重要な要素は反応温度の制御です。 3 段階の加熱方法の後、炉の温度はシリコンの融点以上に上昇します。これは、しばしば過熱窒化と呼ばれます。