Kebaikan dan Keburukan Silikon Nitrida Seramik
Seramik silikon nitrida ialah bahan seramik termaju yang terutamanya terdiri daripada silikon nitrida (Si3N4). Bahan ini mempunyai sifat fizikal dan kimia yang unik, menjadikannya sangat serba boleh dan digunakan secara meluas dalam
pelbagai industri.
Kelebihan Silikon Nitrida (Si3N4) Seramik
1. Rintangan Suhu Tinggi
Seramik silikon nitrida (Si3N4) mempunyai rintangan suhu tinggi yang sangat baik. Ia terurai pada sekitar 1870°C di bawah tekanan biasa dan boleh menahan pengoksidaan sehingga 1400°C, dengan suhu penggunaan praktikal mencecah 1200°C (di luar kekuatan mekanikalnya mungkin berkurangan). Ini menjadikannya sesuai untuk persekitaran suhu tinggi seperti aeroangkasa, enjin automotif dan aplikasi lain yang menuntut.
2. Kekerasan dan Kekuatan Tinggi
Seramik silikon nitrida mempamerkan kekerasan kedua selepas berlian, boron nitrida padu, dan silikon karbida, jauh mengatasi bahan seramik lain. Kekuatan lenturannya pada suhu bilik boleh melebihi 720 MPa, setanding dengan keluli aloi, dan kekuatannya kekal stabil sehingga 1200°C. Ini menjadikan seramik Si3N4 digunakan secara meluas dalam aplikasi tahan haus ultra-halus dan alat pemotong alat mesin.
3. Kestabilan Terma
Dengan pekali pengembangan haba yang rendah dan kekonduksian haba yang tinggi, seramik silikon nitrida menawarkan rintangan kejutan haba yang sangat baik. Ia boleh menahan kejutan haba dari suhu bilik hingga 1000°C tanpa retak, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam palam cahaya enjin diesel dan elemen pemanas elektrik.
4. Rintangan Kakisan
Seramik Si3N4 adalah stabil dari segi kimia dan tahan terhadap kakisan. Ia tidak bertindak balas dengan kebanyakan asid tak organik, kecuali asid hidrofluorik. Ia boleh menahan larutan alkali dengan kepekatan 30% atau kurang dan tahan kepada banyak bahan organik. Rintangannya terhadap logam cair, terutamanya aluminium, menjadikannya digunakan secara meluas dalam industri tuangan aluminium untuk komponen seperti tiub riser Si3N4, paip penyahgas dan rotor.
5. Ketumpatan Rendah
Seramik silikon nitrida mempunyai ketumpatan kira-kira 40% daripada keluli galas, menjadikannya berfaedah untuk aplikasi ringan. Ini menyumbang kepada pengurangan haus dan lusuh, meningkatkan kecekapan operasi.
6. Sifat Pelincir Sendiri
Dalam keadaan geseran minyak rendah atau kering, seramik silikon nitrida menunjukkan prestasi luar biasa dalam mengurangkan geseran dan haus. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi dalam keadaan pelinciran yang keras, terutamanya dalam bebola galas dan galas yang diperbuat daripada Si3N4, yang telah menemui penggunaan meluas dalam persekitaran yang melampau.
Kelemahan Seramik Silikon Nitrida (Si3N4).
1. kerapuhan
Walaupun mempunyai keliatan patah yang lebih baik daripada seramik lain, seramik silikon nitrida masih rapuh. Kerapuhan ini menjadikannya mudah pecah atau berkecai apabila terkena hentakan atau getaran, mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi yang memerlukan keliatan tinggi.
2. Sukar untuk Mesin
Oleh kerana kekerasan yang tinggi dan rintangan haus silikon nitrida, bersama-sama dengan kerapuhannya, proses pemesinan seperti pemotongan dan penggerudian adalah mencabar selepas bahan itu telah dibentuk menjadi seramik. Ini meningkatkan kos pengeluaran dengan ketara.
3. Pekali Pengembangan Terma Rendah
Walaupun pengembangan haba yang rendah bagi silikon nitrida menyumbang kepada kestabilan dimensi dan rintangan kejutan haba, ia mungkin membawa kepada tegasan antara muka apabila digabungkan dengan bahan yang mempunyai pekali pengembangan haba yang lebih tinggi, seperti logam. Ini boleh menjejaskan kebolehpercayaan keseluruhan komponen.
4. Kekonduksian Elektrik yang Lemah
Seramik silikon nitrida ialah penebat elektrik yang sangat baik, yang bermanfaat dalam aplikasi pengasingan elektrik. Walau bagaimanapun, dalam senario di mana kekonduksian elektrik diperlukan, sifat ini menjadi had.
