窒化ケイ素セラミックスの製造プロセスを理解する- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

1. 原料の準備

窒化ケイ素セラミックスの製造プロセスの最初のステップは、原料の準備です。窒化ケイ素の製造に使用される主な原料は、ケイ素粉末（Si）と窒素です。シリコン粉末は、典型的には窒素ガスの形態の窒素源と混合されて、窒化シリコン化合物（Ｓｉ３Ｎ４）を形成する。

原材料の品質と純度は、最終製品が要求仕様を確実に満たすために非常に重要です。たとえば、反応プロセス中の汚染を最小限に抑えるために、シリコン粉末は高純度でなければなりません。さらに、粉末の粒径と分布は、窒化ケイ素セラミックの最終特性に重要な役割を果たします。

2. 反応結合と焼結

原料が準備できたら、次のステップは焼結プロセスです。窒化ケイ素セラミックの焼結には、主に無加圧焼結とホットプレスの 2 つの方法が使用されます。

無加圧焼結: このプロセスでは、窒素ガスの存在下、高温炉で原料を加熱します。シリコンは約 1,600°C の温度で窒素と反応して窒化シリコン (Si3N4) を形成します。焼結プロセスにより、粒子が結合し、緻密で耐久性のある材料が形成されます。焼結中に外部圧力がかからないため、このプロセスは「無加圧」と呼ばれます。

ホットプレス: ホットプレスでは、焼結中に原材料に熱と圧力の両方が加えられます。この方法では、無加圧焼結と比較して、より緻密で強力な材料が得られます。通常、非常に高い強度と厳しい公差が必要な用途に使用されます。

3. 添加剤と改質物

の特性を改善するには窒化ケイ素セラミックスなど、焼結プロセス中にさまざまな添加剤が材料に組み込まれる場合があります。これらの添加剤には、粒子構造の制御と材料の靭性の向上に役立つ希土類酸化物が含まれる場合があります。メーカーによっては、圧力や高温を必要とせずにシリコンを他の元素と混合して緻密な材料を形成する反応結合技術を使用する場合もあります。

4. 焼結後処理

焼結後、窒化ケイ素セラミックは、所望の形状および表面仕上げを達成するために、機械加工、研削、研磨などの焼結後処理を受ける場合があります。これらの処理は、特に航空宇宙やエレクトロニクスなどの業界において、正確な仕様を満たすコンポーネントを製造するために不可欠です。

場合によっては、靭性の向上や耐摩耗性の向上など、材料の特性を強化するために追加の熱処理が適用されることがあります。焼結後の処理は、窒化ケイ素セラミックが意図した用途で最適に機能することを保証するために非常に重要です。