Azotek krzemu, do czego jest wykorzystywany?

Si3N4 – azotek krzemu to związek, który coraz powszechniej wykorzystywany jest w różnych dziedzinach technologii. Powoli staje się materiałem dominującym w wielu zastosowaniach. Co go wyróżnia? Jaką ma przewagę nad innymi materiałami, które powoli zastępuje?

Gdzie można spotkać azotek krzemu?

Si3n4 to nieorganiczny związek chemiczny. Ma małą gęstość, bardzo dużą twardość oraz ekstremalnie wysoką odporność chemiczną i termiczną. Ze względu na takie właściwości wykorzystywany jest jako izolator oraz bariera chemiczna. Jest lepszy od wcześniej stosowanej krzemionki – Sio2. Potrzebna warstwa azotku krzemu wytwarzana jest chemicznie. Znajduje on zastosowanie między innymi w elektronice, np. do produkcji twardych dysków. Użycie megatwardego azotku krzemu wpłynęło na powstanie nazwy – dysk twardy.

Kulki ceramiczne azotku krzemu używane są do zaworów oraz w pompach i łożyskach w różnych gałęziach przemysłu. Wypierają one stopniowo tradycyjne kulki stalowe, gdyż są od nich o prawie 60% lżejsze, bardziej sprężyste, twardsze, mogą pracować w wyższych temperaturach oraz mają wyższą odporność na korozję.

Azotek krzemu używany jest też do produkcji półprzewodników, ma duże zastosowanie w technice medycznej, lotnictwie, astronautyce. W medycynie, produkuje się z niego śruby, płytki i łożyska w protezach kończyn oraz implantach dentystycznych i implantach kręgosłupa. To zastosowanie to dopiero początek, będzie się intensywnie rozwijało, z uwagi na przewagę tego materiału nad innymi. Ma on doskonałe powinowactwo do kości, jest odporny na bakterie, można go prześwietlać promieniami rentgenowskimi.

Rozwijająca się obecnie fotowoltaika, również oparta jest na azotku krzemu. Z niego tworzone są powłoki antyrefleksyjne w panelach fotowoltaicznych. Materiał ten znacząco przyczynia się do wydajności paneli fotowoltaicznych.

Produkcja elementów

Potrzebne elementy są produkowane z proszku, będącego mieszanką azotku krzemu i substancji pomocniczych. Następuje spiekanie w wysokich temperaturach i wysokim ciśnieniu, co tworzy strukturę sieciową. Produkt można obrabiać narzędziami diamentowymi z dużą precyzją.

Sialon (Silicon Aluminium Oxynitride)

To materiały, nazywane ceramiką stopową. Ich twardość wynosi 1800HV. Innymi cechami są: stabilność do temperatury 1900 stopni C, odporność na ścieranie. Ceramika stopowa powstaje w wyniku reakcji azotku krzemu z tlenkiem glinu. Jest idealnym materiałem do różnych zastosowań.

Frezarki i głowice do elektrod

Przy produkcji elektrod, w procesie zgrzewania blach, zachodzi przenikanie materiału z blachy do elektrody. Na powierzchni elektrody, zostaje warstwa z mosiądzu, która obniża jej przewodność. Frezarka usuwa niepotrzebny mosiądz, specjalne głowice skrawające umożliwiają frezowanie elektrod w wybranym kształcie.

Osłony przewodów

Wykonywane są z tworzywa, gumy, silikonu lub metalu. Mają za zadanie ochronę przewodu elektrycznego lub całej wiązki. Mogą mieć formę spirali – spiralna owijka na przewody elektryczne lub plecionki – oplot – osłona pleciona na wiązkę przewodów lub pojedynczy kabel.