질화규소 세라믹은 비중이 가볍고, 강도가 높으며, 내마모성이 뛰어나고, 전기 절연성과 자기 윤활성이 우수하여 세라믹 베어링 분야에서 특히 고속, 고온, 낮은 토크, 희박 오일 윤활, 질화규소 볼은 롤링 바디 세라믹 베어링으로서 뛰어난 적용 가능성을 보여줍니다. 그러나 질화규소의 강한 공유 결합 특성으로 인해 고상 소결을 통한 치밀화가 어려워 질화규소 세라믹 제조에 어려움이 따릅니다. 본 논문에서는 대기 소결, 열간 압착 소결, 가압 소결을 포함한 질화규소 세라믹의 액상 소결 공정과 이러한 공정이 질화규소 세라믹의 미세 구조 및 기계적 특성에 미치는 영향에 대해 논의합니다.
질화 규소 세라믹은 경량, 고강도, 내마모성, 전기 절연성 및 자기 윤활성과 같은 우수한 특성을 지닌 세라믹 베어링 롤러의 첫 번째 선택입니다. 질화 규소 세라믹 볼을 회전체로 사용하는 세라믹 베어링은 정밀 공작 기계 용 고속 전동 스핀들 베어링, 풍력 베어링 및 항공우주 베어링.
질화규소는 강한 공유결합 화합물로 자기확산계수가 낮고 소결 추진력이 부족하여 단순한 고상소결로는 치밀화를 달성하기 어렵다. 따라서 액상 소결에 의한 치밀화 공정을 완료하려면 일정량의 소결 첨가제를 첨가해야 합니다. 질화규소 세라믹의 액상 소결 원리는 소결 첨가제가 질화규소 분말 표면의 SiO2와 반응하여 액상을 형성하고 액상의 작용에 따라 입자 재배열, 용액 과정을 통해 치밀화에 도달한다는 것입니다. -강수 및 입자 성장.
질화규소 세라믹의 액상 소결 방법으로는 일반적으로 사용되는 대기압 소결, 열간 프레스 소결, 공압 소결이 있다.
질화규소는 1700년대부터 분해되기 시작하는데, 질화규소의 분해를 억제하기 위해 대기압 소결은 보통 매립분말로 진행되나 매립분말의 효과는 제한적이어서 상압소결 온도에서는 불가능하다. 1750…을 초과하며 치밀화를 촉진하기 위해 많은 수의 소결 첨가제를 첨가해야 하며 이는 제품 성능에 심각한 영향을 미칩니다.
열간프레스 소결은 액상과 기계적 압력의 이중 작용으로 치밀화를 이루기 위한 것으로 소결 온도가 낮고 제품 성능이 우수하지만 흑연 주형의 한계로 인해 다음과 같은 용도로만 사용할 수 있습니다. 단순한 형태의 제품을 생산하고 생산능력이 낮다.
압력 소결(GPS)은 질화규소의 분해를 억제하기 위해 고압 질소(1~10MPa)에 의존하고, 질화규소 세라믹의 소결 온도를 1900°C 이상으로 증가시켜 치밀화와 고온 분해 사이의 모순을 해결할 수 있습니다. 질화 규소 세라믹 소결 공정은 소결 첨가제의 양을 줄이고 제품 성능을 향상시켜 대량 생산에 적합합니다.
현재 질화규소 세라믹의 미세조직 및 기계적 특성에 대한 공압 소결공정의 영향에 관한 많은 문헌보고가 있다.
예를 들어 Zhou Changling et al. 는 β-Si3N4 분말을 원료로 하고 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)을 소결제로 사용하여 가압 소결 공정으로 질화규소 세라믹을 제조하였고, 질화규소 세라믹의 치밀화도와 기계적 성질은 처음에는 증가하다가 다음으로 감소하는 것을 발견했습니다. 소결 온도
Mitomo 등은 α-Si3N4 분말과 β-Si3N4 분말을 원료로 하고 MgO-Y2O3를 소결제로 사용하여 다양한 원료의 압력에 의해 소결된 질화규소 세라믹의 미세구조 차이를 연구한 결과, 조건에서 α-Si3N4 분말을 원료로 하여 제조된 질화규소 세라믹의 미세구조는 이봉형(bimodal) 상태와 조대한 β-Si3N4 입자를 나타내었다. β-Si3N4 분말을 사용하여 제조된 질화규소 세라믹의 미세구조는 균일하고 단봉형(unimodal) 상태를 나타내었다.
요약하면, 질화규소 세라믹의 제조 공정, 특히 액상 소결 기술은 미세 구조 및 기계적 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 상압 소결, 열간 압착 소결, 공압 소결 등 다양한 방법의 장단점을 비교함으로써 공압 소결이 소결 온도 상승, 질화규소의 분해 억제, 소결 첨가제 사용량 감소 및 성능 향상에 탁월한 성능을 발휘한다는 것을 알 수 있습니다. 제품의 성능을 고려하여 고성능 질화규소 세라믹의 대량생산에 적합합니다. 동시에, 다양한 원료와 소결 첨가제의 선택도 질화규소 세라믹의 미세 구조와 기계적 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 앞으로 연구의 심화와 기술의 지속적인 발전으로 질화 규소 세라믹의 제조 공정이 더욱 완벽해질 것이며 정밀 공작 기계, 풍력, 항공 우주 및 기타 분야에서의 응용이 더욱 광범위해질 것입니다.
