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氮化硅

氮化硅

金属表面处理在许多工业中起着重要的作用。自古以来,金属制品就使用不同的处理方法。对有问题的金属或金属合金的正确处理,取决于产品的预期用途,可以帮助防锈和腐蚀,提高光泽、强度和硬度,或只是增加装饰。处理不仅可以保存金属,而且可以提高金属产品的质量和性能。

关于氮化硅(SIN)

这是一种类似陶瓷的材料,既能保存金属,又能提高耐用性。顾名思义,它是由硅和氮组成的,通常呈灰黑色,但也有一些外加剂是白色的。有几种不同的方法用于制备这种用于商业用途的材料,都是使用硅粉。确切的化学式各不相同,氮化硅很常见。

SiN的熔点高达3,452华氏度(1,900摄氏度)。氮化硅具有独特的粒状晶体结构。长晶体在SiN的微观结构中互锁,提供了卓越的强度和硬度。这也允许它采取一个非常光滑的表面高抛光。

由于氮化硅是一种非常坚硬的材料,它非常适合在高应力的机械环境中使用,比如发动机和涡轮机。氮化硅还能使金属高度耐热冲击或极端温度。

作为陶瓷化合物,SIN是相对轻的重量。这种组合使得可以创建一些非常精确的组件,该组件将坚持不懈,焊接或切割操作等极端温度。

它还有助于延长金属的寿命,因为它的化学惰性氧化和大多数工业溶剂和污染物。

SiN涂层工艺

它经常通过将富含氮的环境中的加热粉末硅加热到高达1,400摄氏度(2,552华氏度)的温度。该方法称为RBSN(反应键合氮化硅)。

HPSN(热压氮化硅)涉及使用高压石墨模具在高温高压下应用氮化硅。这只对简单的形状有效。

烧结是通过加热将粉末物质添加到金属表面的几种不同过程的名称。然而,氮化硅处理通常是在较低的温度下进行的,因为氮往往在1850摄氏度(3362华氏度)或更高的温度下析出。高温还会导致硅粉释放出氧气,从而影响涂层的密度。

锡可以用作粉末,其可以通过将其与“粘合剂”如氧化镁或氧化铝(如氧化铝)混合直接与金属表面键合的粉末,也称为烧结助剂。这产生了一种混合物,其给出氮化硅一些流动性以涂覆更复杂的表面。

或者,可以通过使其受到控制的电动脉冲在某个点到1700摄氏度(3,092华氏度)及以上的电动脉冲来施加SIN。该技术称为火花等离子体烧结,可以帮助在紧的空间中更精确地应用。

在这两种方法中,通常预先压实罪,和/或金属用其他形式的氮化物预处理,例如硼或碳化物。结果是更有效的层,可提高罪的物理性质,特别是对于高应力使用。

即使在致密的层中,SiN在应用后通常也不会发生很大的体积变化。这通常是一个可预测的15%的减少。这使得金属制造商可以用液态的SiN单次处理复杂的形状。

硅氧烷氮化物:应用和材料

由于它为金属部件带来了物质,罪是一系列业务需求。这包括汽车,飞机,建筑,医疗,工具和金属制造行业。它广泛用于滚珠轴承,发动机和电动工具的表面处理,其中涂覆的位和主轴比碳化钨等传统的硬质金属合金更好。由于其高稳定性和热阻,氮化硅也用于车辆发射系统以减少污染物。

SIN通常与铁,钢,锌,铅,镍,铝,锡或衍生自这些贱金属的合金。由于其韧性和硬度,它通常用于护套以及轴承。由于它是热阻,它可以用于窑,坩埚或焊接喷嘴中,用于加工其它金属。由于陶瓷也是优异的绝缘体,因此在电阻对金属部件至关重要的车辆或电动机中使用SIN。

通过氮化硅可以改善从眼镜框架到重型设备的所有内容的耐用性。

氮化硅的优点

晶体结构也增加了高抗断裂的金属,在锡应用。这种增加的强度在很大的温度范围内都是正确的,使其成为任何涉及高温的应用程序的一个很好的选择。

使用氮化硅的金属制品具有非常坚硬的表面。SIN汇率在MOHS硬度范围内约为8.5。相比之下,大多数不锈钢速度约为6.5。因此,当涉及长时间的高旋转速率时,氮化硅非常耐磨损或甚至障碍物,例如工业工具和机械。

作为表面处理的罪也可以应用于精确的厚度,并采用非常平滑的表面处理,使其理想的理想选择特定的公差。

在不涉及有色金属的情况下,作为陶瓷氮化硅制成优异的绝缘体以防止电击。这不仅可以提高安全性,而且有助于将电路损坏限制在松动或损坏的布线上。

在需要导电性的情况下,可以利用碳纳米管(CNT)来制备新型的氮化硅材料。这也允许涉及电极和电镀的应用方法。


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