อะไรคือความแตกต่างระหว่างเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์และซิลิกอนไนไตรด์?

ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นผลึกไม่มีสี หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าคอรันดัม ผลิตโดยปฏิกิริยาของทรายควอทซ์และโค้กส่วนเกินที่อุณหภูมิสูงถึง 2,000-2500°C มีโครงสร้างคล้ายเพชรและมีความแข็งใกล้เคียงกับเพชร เป็นสารขัดถูทางอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย หากมีการเพิ่มองค์ประกอบเจือปนบางอย่างเข้าไป ก็จะกลายเป็นเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งสามารถใช้เป็นเซมิคอนดักเตอร์อุณหภูมิสูงสำหรับองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้าได้ มีเสถียรภาพทางความร้อนและเคมีที่ดี มีความแข็งแรงเชิงกลสูง และมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และยังใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุเซรามิกโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง เส้นใยเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีสามารถหาได้จากไพโรไลซิสที่อุณหภูมิสูงของไซเลนที่มีกลุ่มอินทรีย์

ซิลิคอนไนไตรด์เป็นวัสดุเซรามิกชนิดใหม่ มันเป็นของแข็งสีขาวนวล เช่นเดียวกับซิลิกอนคาร์ไบด์ มีเสถียรภาพทางความร้อนและเคมีสูง ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีเพียง 0.1-0.2 ซึ่งเทียบเท่ากับพื้นผิวโลหะที่หล่อลื่นด้วยน้ำมัน ความแข็งของมันเป็นอันดับสองรองจากไดมอนด์และคิวบิกโบรอนไนไตรด์ พื้นที่ใช้งานที่ใหญ่ที่สุดยังเป็นวัสดุเซรามิกที่มีโครงสร้างอุณหภูมิสูงอีกด้วย อะลูมิเนียมออกไซด์จำนวนเล็กน้อยจะถูกเติมลงในซิลิคอนไนไตรด์เพื่อสร้างเซรามิกชนิดใหม่ ซึ่งมีชื่อทางการค้าว่า sialon เซรามิก Seron ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในใบพัดกังหันก๊าซ ตัวเรือนเครื่องจักร ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ หัวฉีดหางจรวด ตลับลูกปืน และเครื่องมือตัด

สารบัญ

ซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนไนไตรด์

ความแตกต่าง

ซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าคอรันดัม โดยทั่วไปจะทำโดยการผสมซิลิกากับโค้ก แล้วทำปฏิกิริยากับไฟฟ้า ซิลิคอนคาร์ไบด์ประกอบด้วย SiC และปรากฏเป็นสีเขียว สีดำ และสีเหลืองเนื่องจากมีสิ่งเจือปน ในอุตสาหกรรม แบ่งออกเป็นสองประเภทตามสี: ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวและซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ และมีปริมาณ SiC ≥99% และ 98.5% ตามลำดับ ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นสารประกอบพันธะโควาเลนต์ที่มีพันธะระหว่างอะตอมที่แข็งแกร่ง มีจุดหลอมเหลวสูง มีความแข็งสูง มีความแข็งแรงสูงและมีการขยายตัวต่ำ มีการนำความร้อนสูง มีการนำไฟฟ้าสูง และมีความเสถียรทางเคมีสูง ดังนั้นจึงเป็นวัตถุดิบทนไฟที่ดี อย่างไรก็ตาม ในบรรยากาศออกซิไดซ์ ซิลิกอนคาร์ไบด์จะถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย และการเกิดออกซิเดชันจะช้าลงได้ก็ต่อเมื่อมีฟิล์มป้องกัน SiO2 เกิดขึ้นเท่านั้น

ซิลิคอนไนไตรด์

สูตรโมเลกุลของซิลิคอนไนไตรด์คือ Si3N4 และมีรูปแบบผลึกสองประเภท: ประเภทα และประเภทβ ซึ่งทั้งสองรูปแบบเป็นระบบคริสตัลหกเหลี่ยม ซิลิคอนไนไตรด์เป็นสีเทา โดยมีปริมาณ Si3N4 98.5% และซิลิคอนอิสระ 1.5% จุดหลอมเหลวคือ 1900 ℃ (การสลายตัวของการระเหิด) ความแข็งแรงสูง การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ความเหนียว และความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่ง ซิลิคอนไนไตรด์ทำโดยผงซิลิกอนไนไตรด์กับไนโตรเจนแล้วจึงเผา ส่วนใหญ่จะใช้ในวัสดุทนไฟขั้นสูง

ความแตกต่าง

แม้ว่าทั้งซิลิคอนคาร์ไบด์และซิลิคอนไนไตรด์จะเป็นสารกึ่งตัวนำแบบผสมรุ่นที่สามที่มีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอสูง มีการนำความร้อนสูง และโมดูลัสยืดหยุ่นสูง แต่ก็มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการระหว่างสิ่งเหล่านี้:

ความเสถียรทางเคมีที่แตกต่างกันและความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมี

ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีอย่างรุนแรงและสามารถทำงานในกรดและด่างส่วนใหญ่ได้ แต่มีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงได้ต่ำ ซิลิคอนไนไตรด์มีความเสถียรมากในกรดและด่างแก่ แต่มีความแข็งต่ำและทนต่อการสึกหรอต่ำ

สถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

ซิลิคอนคาร์ไบด์มักใช้ทำเครื่องมือต่างๆ เช่น ดอกสว่าน แม่พิมพ์ และวัสดุทนไฟสำหรับเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง ซิลิคอนไนไตรด์ใช้ทำชิ้นส่วนสำหรับเครื่องยนต์อากาศยานและกังหันก๊าซ

คุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน

ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความหนาแน่นและความแข็งสูงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งการรักษาความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ซิลิคอนไนไตรด์มีความหนาแน่นต่ำกว่าและมีความแข็งต่ำกว่า แต่มีความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี

ค่าการนำความร้อนและค่าการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมและการนำไฟฟ้าได้ดี และสามารถใช้เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ได้ ซิลิคอนไนไตรด์มีค่าการนำความร้อนต่ำ แต่มีคุณสมบัติเป็นฉนวน และส่วนใหญ่จะใช้ในฉนวนและบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

สีที่แตกต่าง

ซิลิคอนไนไตรด์มักเป็นผงสีขาวนวล ในขณะที่ซิลิคอนคาร์ไบด์จะมีสีดำหรือสีเทาดำ

ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้ซิลิคอนคาร์ไบด์และซิลิคอนไนไตรด์ต่างก็มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวและสาขาที่เกี่ยวข้องในการใช้งานทางอุตสาหกรรม