Kiselnitrid

Materialegenskaper:

Densitet 3,44 g/cm³

hårdhet Mohs skala

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 i kullager eller turbinskovlarna i en gasturbin eller ett turboaggregat. Det används också i verktyg för metallbearbetning och som isolator i halvledarkomponenter. Övriga användningsområden är deglar, rör, dynor, tätningsringar, valsar, pumpdetaljer, värmeväxlare, motorkomponenter och skärningsverktyg.

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 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 (framställning, historia, etc)? Kiselnitrid framställdes första gången 1857 av Henri Deville och Friedrich Wöhler, men kommersiell tillverkning startade först under 1950-talet av Union Carbide. Mall:Gallery

There exist three crystallographic structures of silicon nitride (Mall:Chem), designated as α, β and γ phases.<ref>Mall:Cite web</ref> The α and β phases are the most common forms of Mall:Chem, 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 GPa.<ref>Mall:Cite journal</ref><ref>Mall:Cite webMall:Self-published inline</ref>

The α- and β-Mall:Chem have trigonal (Pearson symbol hP28, space group P31c, No. 159) and hexagonal (hP14, P6₃, No. 173) structures, respectively, which are built up by corner-sharing Mall:Chem tetrahedra. They can be regarded as consisting of layers of silicon and nitrogen atoms in the sequence ABAB... or ABCDABCD... in β-Mall:Chem and α-Mall:Chem, 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 Mall:Chem tetrahedra in β-Mall:Chem 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-Mall:Chem 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>Mall:Cite bookMall:Page needed</ref>

Pris

Pris och kvaliteter

Länkar

https://sv.wikipedia.org/wiki/Kiselnitrid