Kiselnitrid: Skillnad mellan sidversioner

Från Wikiskola
Hoppa till navigering Hoppa till sök
VisuellWikitext
 
(15 mellanliggande sidversioner av 2 användare visas inte)
Rad 1: Rad 1:
== Materialegenskaper: ==  
== Materialegenskaper: ==  
: [[Densitet]] 3,44 g/cm³
[[File:Si3N4strength.jpg|thumb|230px]]
: hårdhet Mohs skala
: Densitet 3,44 g/cm³
: hårdhet Mohs skala, ingen information
: längdutvidgningskoefficient [Ksup>-1</sup>]
: längdutvidgningskoefficient [Ksup>-1</sup>]
: värmeledningsförmåga [W/(m K)]
: värmeledningsförmåga [W/(m K)]
Rad 8: Rad 9:
== Användning ==
== Användning ==


[[File:Si3N4bearings.jpg|thumb|Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> bearing parts]]Kiselnitrid används i detaljer som kräver hög hållfasthet även vid höga temperaturer och under långvarig användning, till exempel i [[kullager]] eller [[turbin]]skovlarna i en [[gasturbin]] eller ett [[turbo]]aggregat. Det används också i [[verktyg]] för [[metallbearbetning]] och som [[isolator]] i [[Integrerad krets|halvledarkomponent]]er. Övriga användningsområden är [[Degel|deglar]], rör, [[Stansning|dynor]], tätningsringar, [[Valsning|valsar]], pumpdetaljer, [[värmeväxlare]], motorkomponenter och skärningsverktyg.
[[File:Si3N4bearings.jpg|thumb|Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> bearing parts]]Kiselnitrid används i detaljer som kräver hög hållfasthet även vid höga temperaturer och under långvarig användning, till exempel kullager eller kullager eller turbinskovlarna i en gasturbin eller ett turboaggregat. Det används också i verktyg för metallbearbetning och som isolator i halvledarkomponenter.


== Framställning ==
== Framställning ==
Rad 16: Rad 17:
:<math>\rm 3\ Si + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4</math>
:<math>\rm 3\ Si + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4</math>


Det kan också framställas genom reduktion av [[kiseloxid]] med [[kol]] i kväveatmosfär mellan 1400 och 1500&nbsp;°C.
Det kan också framställas genom reduktion av kiseloxid med kol i kväveatmosfär mellan 1400 och 1500&nbsp;°C.
:<math>\rm 3\ SiO_2 + 6\ C + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4 + 6\ CO</math>
:<math>\rm 3\ SiO_2 + 6\ C + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4 + 6\ CO</math>


För användning i [[Integrerad krets|halvledarkomponent]]er tillverkas kiselnitrid genom [[chemical vapor deposition]] av [[kiselhydrid]] eller [[kiselklorid]] och [[ammoniak]].
För användning i Integrerad krets|halvledarkomponenter tillverkas kiselnitrid genom chemical vapor deposition av kiselhydrid eller kiselklorid och ammoniak.
:<math>\rm 3\ SiH_4 + 4\ NH_3 \rightarrow Si_3N_4 + 12\ H_2</math>
:<math>\rm 3\ SiH_4 + 4\ NH_3 \rightarrow Si_3N_4 + 12\ H_2</math>


Rad 25: Rad 26:




Kiselnitrid som även innehåller aluminium och syre kallas ''sialon'' (efter grundämnenas kemiska beteckningar Si-Al-O-N). Sialoner har egenskaper som liknar sintrad kiselnitrid.
Kiselnitrid som även innehåller aluminium och syre kallas ''sialon'' ,efter grundämnenas kemiska beteckningar Si-Al-O-N. Sialoner har egenskaper som liknar sintrad kiselnitrid.


== Historia ==
== Historia ==


Allmän typ av fakta (framställning, historia, etc)?
Allmän typ av fakta , historia.
Kiselnitrid framställdes första gången 1857 av Henri Deville och Friedrich Wöhler, men kommersiell tillverkning startade först under 1950-talet av Union Carbide.
Kiselnitrid framställdes första gången 1857 av Henri Deville och Friedrich Wöhler, men kommersiell tillverkning startade först under 1950-talet av Union Carbide.
{{Gallery
| title = Blue atoms are nitrogen and grey are silicon atoms
| File:ASi3N4.jpg|[[trigonal]] α-{{chem|Si|3|N|4}}.
| File:BSi3N4.jpg|[[Hexagonal crystal system|hexagonal]] β-{{chem|Si|3|N|4}}
| File:GammaSiN.jpg|[[Cubic crystal system|cubic]] γ-{{chem|Si|3|N|4}}
}}
There exist three [[crystallographic]] structures of silicon nitride ({{chem|Si|3|N|4}}), designated as α, β and γ phases.<ref>{{cite web|url = http://www.hardmaterials.de/html/alpha-si3n4__beta-si3n4.html|title = Crystal structures of Si3N4|accessdate = 2009-06-06}}</ref> The α and β [[phase (matter)|phases]] are the most common forms of {{chem|Si|3|N|4}}, and can be produced under normal pressure condition. The γ phase can only be synthesized under high pressures and temperatures and has a hardness of 35&nbsp;GPa.<ref>{{cite journal |bibcode = 2001JPCM...13L.515J |title = LETTER TO THE EDITOR: Hardness and thermal stability of cubic silicon nitride |author1 = Jiang |first1 = J. Z. |last2 = Kragh |first2 = F. |last3 = Frost |first3 = D. J. |last4 = Ståhl |first4 = K. |last5 = Lindelov |first5 = H. |volume = 13 |year = 2001 |pages = L515 |journal = Journal of Physics: Condensed Matter |doi = 10.1088/0953-8984/13/22/111 |issue = 22}}</ref><ref>{{cite web|url = http://web.archive.org/web/20060715073014/http://beamteam.usask.ca/alumni.php?m=sam|title = Properties of gamma-Si3N4|accessdate = 2009-06-06}}{{self-published inline
| date =March 2013}}</ref>


[[File:Si3N4strength.jpg|thumb|230px]]
[[File:Si3N4strength.jpg|thumb|230px]]
The α- and β-{{chem|Si|3|N|4}} have [[trigonal]] ([[Pearson symbol]] hP28, [[space group]] P31c, No. 159) and [[Hexagonal crystal system|hexagonal]] (hP14, P6<sub>3</sub>, No. 173) structures, respectively, which are built up by corner-sharing {{chem|SiN|4}} [[tetrahedron|tetrahedra]]. They can be regarded as consisting of layers of silicon and nitrogen atoms in the sequence ABAB... or ABCDABCD... in β-{{chem|Si|3|N|4}} and α-{{chem|Si|3|N|4}}, respectively. The AB layer is the same in the α and β phases, and the CD layer in the α phase is related to AB by a c-glide plane. The {{chem|Si|3|N|4}} tetrahedra in β-{{chem|Si|3|N|4}} are interconnected in such a way that tunnels are formed, running parallel with the c axis of the unit cell. Due to the c-glide plane that relates AB to CD, the α structure contains cavities instead of tunnels. The cubic γ-{{chem|Si|3|N|4}} is often designated as c modification in the literature, in analogy with the cubic modification of [[boron nitride]] (c-BN). It has a [[spinel]]-type structure in which two silicon atoms each coordinate six nitrogen atoms octahedrally, and one silicon atom coordinates four nitrogen atoms tetrahedrally.<ref name=peng>{{cite book
| url =http://su.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:189799
| title =Spark Plasma Sintering of Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>-based Ceramics: Sintering mechanism-Tailoring microstructure-Evaluating properties
| type =PhD thesis
| publisher =Stockholm University
| last =Peng
| first =Hong
| year =2004
| isbn =978-91-7265-834-9}}{{Page needed
| date =March 2013}}</ref>


== Pris ==
== Pris ==
Rad 57: Rad 39:
Pris och kvaliteter
Pris och kvaliteter


 
kiselnitrid kostar ca mellan 200-600 dollar, mest i pulverform
== Länkar ==
https://sv.wikipedia.org/wiki/Kiselnitrid

Nuvarande version från 4 oktober 2016 kl. 10.58

Materialegenskaper:

Densitet 3,44 g/cm³
hårdhet Mohs skala, ingen information
längdutvidgningskoefficient [Ksup>-1]
värmeledningsförmåga [W/(m K)]
resistivitet [ohmmeter]

Användning

Si3N4 bearing parts

Kiselnitrid används i detaljer som kräver hög hållfasthet även vid höga temperaturer och under långvarig användning, till exempel kullager eller kullager eller turbinskovlarna i en gasturbin eller ett turboaggregat. Det används också i verktyg för metallbearbetning och som isolator i halvledarkomponenter.

Framställning

Hur tillverkar man med materialet? Kiselnitrid kan framställas direkt genom att reagera kisel och kväve vid temperaturer mellan 1300 och 1400 °C.

[math]\displaystyle{ \rm 3\ Si + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4 }[/math]

Det kan också framställas genom reduktion av kiseloxid med kol i kväveatmosfär mellan 1400 och 1500 °C.

[math]\displaystyle{ \rm 3\ SiO_2 + 6\ C + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4 + 6\ CO }[/math]

För användning i Integrerad krets|halvledarkomponenter tillverkas kiselnitrid genom chemical vapor deposition av kiselhydrid eller kiselklorid och ammoniak.

[math]\displaystyle{ \rm 3\ SiH_4 + 4\ NH_3 \rightarrow Si_3N_4 + 12\ H_2 }[/math]
[math]\displaystyle{ \rm 3\ SiCl_4 + 4\ NH_3 \rightarrow Si_3N_4 + 12\ HCl }[/math]


Kiselnitrid som även innehåller aluminium och syre kallas sialon ,efter grundämnenas kemiska beteckningar Si-Al-O-N. Sialoner har egenskaper som liknar sintrad kiselnitrid.

Historia

Allmän typ av fakta , historia. Kiselnitrid framställdes första gången 1857 av Henri Deville och Friedrich Wöhler, men kommersiell tillverkning startade först under 1950-talet av Union Carbide.

Pris

Pris och kvaliteter

kiselnitrid kostar ca mellan 200-600 dollar, mest i pulverform

Hämtad från ”https://wikiskola.se/index.php?title=Kiselnitrid&oldid=37385”