질화 규소 세라믹의 제조 공정 이해- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

1. 원료 준비

질화규소 세라믹 제조 공정의 첫 번째 단계는 원료 준비입니다. 질화규소 생산에 사용되는 주요 원료는 규소분말(Si)과 질소이다. 실리콘 분말은 일반적으로 질소 가스 형태의 질소 소스와 혼합되어 실리콘 질화물 화합물(Si₃N₄)을 형성합니다.

최종 제품이 요구 사양을 충족하는지 확인하려면 원자재의 품질과 순도가 중요합니다. 예를 들어, 반응 과정에서 오염을 최소화하려면 실리콘 분말의 순도가 높아야 합니다. 또한, 분말의 입자 크기와 분포는 질화규소 세라믹의 최종 특성에 중요한 역할을 합니다.

2. 반응 결합 및 소결

원료가 준비되면 다음 단계는 소결 공정입니다. 질화규소 세라믹을 소결하는 데 사용되는 두 가지 주요 방법은 무압력 소결과 핫 프레싱입니다.

무압력 소결: 이 공정에는 질소 가스가 있는 고온로에서 원료를 가열하는 과정이 포함됩니다. 실리콘은 약 1,600°C의 온도에서 질소와 반응하여 질화규소(Si₃N₄)를 형성합니다. 소결 공정을 통해 입자가 결합되어 조밀하고 내구성이 있는 재료를 형성할 수 있습니다. 소결하는 동안 외부 압력이 가해지지 않기 때문에 이 공정을 "무압력"이라고 합니다.

핫 프레싱(Hot Pressing): 핫 프레싱에서는 소결하는 동안 원료에 열과 압력이 가해집니다. 이 방법을 사용하면 무압력 소결에 비해 더 밀도가 높고 더 강한 재료가 생성됩니다. 일반적으로 매우 높은 강도와 엄격한 공차가 필요한 응용 분야에 사용됩니다.

3. 첨가물 및 변형

의 특성을 향상시키기 위해 질화규소 세라믹스 즉, 소결 공정 중에 다양한 첨가제가 재료에 포함될 수 있습니다. 이러한 첨가제에는 희토류 산화물이 포함될 수 있으며 이는 입자 구조를 제어하고 재료의 인성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 일부 제조업체에서는 실리콘을 다른 요소와 혼합하여 압력이나 고온 없이 조밀한 재료를 형성하는 반응 결합 기술을 사용할 수도 있습니다.

4. 소결 후 처리

소결 후, 질화규소 세라믹은 원하는 모양과 표면 마감을 얻기 위해 기계 가공, 연삭, 연마와 같은 소결 후 처리를 거칠 수 있습니다. 이러한 처리는 특히 항공우주 및 전자와 같은 산업에서 정확한 사양을 충족하는 부품을 생산하는 데 필수적입니다.

어떤 경우에는 인성을 높이거나 내마모성을 향상시키는 등 재료의 특성을 향상시키기 위해 추가적인 열처리가 적용될 수 있습니다. 소결 후 처리는 질화규소 세라믹이 의도된 응용 분야에서 최적의 성능을 발휘하도록 보장하는 데 중요합니다.