Kiselnitrid

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Kiselnitrid
Kullagerdelar av kiselnitrid
Systematiskt namn Kiselnitrid
Kemisk formel Si3N4
Molmassa 140,286 g/mol
Utseende Grå keram
CAS-nummer 12033-89-5
Egenskaper
Densitet 3,44 g/cm³
Löslighet (vatten) Olöslig
Smältpunkt 1900 °C (sönderfaller)
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Kiselnitrid är en kemisk förening av kisel och kväve med formeln Si3N4.

Historia[redigera | redigera wikitext]

Kiselnitrid framställdes första gången 1857 av Henri Deville och Friedrich Wöhler, men kommersiell tillverkning startade först under 1950-talet av Union Carbide.

Egenskaper[redigera | redigera wikitext]

Kiselnitrid är ett hårt keramiskt material med låg värmeutvidgningskoefficient, hög termisk ledningsförmåga och mycket hög värmechockbeständighet. Hållfastheten är hög (i förhållande till densiteten jämförbar med stål), även vid temperaturer upp till 1900 °C[1].

Till skillnad från många andra keramer är kiselnitrid duktilt. Keramen kan dock inte gjutas eftersom den sönderfaller om den upphettas över 1900 °C, vilket är långt under dess teoretiska smältpunkt. Detaljer av kiselnitrid brukar därför tillverkas genom sintring.

Framställning[redigera | redigera wikitext]

Kiselnitrid kan framställas direkt genom att reagera kisel och kväve vid temperaturer mellan 1300 och 1400 °C.

\rm 3\ Si + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4

Det kan också framställas genom reduktion av kiseloxid med kol i kväveatmosfär mellan 1400 och 1500 °C.

\rm 3\ SiO_2 + 6\ C + 2\ N_2 \rightarrow Si_3N_4 + 6\ CO

För användning i halvledarkomponenter tillverkas kiselnitrid genom chemical vapor deposition av kiselhydrid eller kiselklorid och ammoniak.

\rm 3\ SiH_4 + 4\ NH_3 \rightarrow Si_3N_4 + 12\ H_2
\rm 3\ SiCl_4 + 4\ NH_3 \rightarrow Si_3N_4 + 12\ HCl


Kiselnitrid som även innehåller aluminium och syre kallas sialon (efter grundämnenas kemiska beteckningar Si-Al-O-N). Sialoner har egenskaper som liknar sintrad kiselnitrid[1].

Användning[redigera | redigera wikitext]

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 skärverktyg.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b] Leijon, Willy, red (2014). Karlebo Materiallära 
Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Silicon nitride