เซียลอน

เซรามิกSiAlON เป็นวัสดุ ทนไฟอุณหภูมิสูงชนิดพิเศษมีความแข็งแรงสูงทั้งที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูงทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ได้ดี และทนต่อการเปียกหรือการกัดกร่อนจาก โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก หลอมเหลวได้ดีเยี่ยม เมื่อเทียบกับวัสดุทนไฟชนิดอื่น เช่นอลูมินาการใช้งานทั่วไปคือการจัดการกับอะลูมิเนียมหลอมเหลว นอกจากนี้ยังทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม จึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเคมีด้วย SiAlON ยังมีความทนทานต่อการสึกหรอสูง การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และทนต่อการออกซิเดชันได้ดีจนถึงอุณหภูมิสูงกว่า ~1000 °C มีการรายงานครั้งแรกประมาณปี 1971 [ 1 ] [ 2 ]
แบบฟอร์ม
| รูปร่าง | สูตร | n | สมมาตร | กลุ่มอวกาศ | เลขที่ | สัญลักษณ์เพียร์สัน | ซ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | Si Al O N | สามเหลี่ยม | พี31ซี | 159 | เอชพี28 | 4 | |
| เบต้า | Si Al O N | 0–4.2 | หกเหลี่ยม | พี6 | 173 | เอชพี14 | 2 |
| โอ | Si Al O N | 0–0.2 | ออร์โธรอมบิก | ซีเอ็มซี | 36 | oS20 | 4 |
- m และ n คือจำนวนพันธะ Al–N และ Al–O ที่เข้ามาแทนที่พันธะ Si–N
SiAlONs เป็นเซรามิ กส์ที่มีองค์ประกอบหลักคือซิลิคอน (Si), อะลูมิเนียม (Al), ออกซิเจน (O) และไนโตรเจน (N) โดยเป็นสารละลายของซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄ พันธะ Si–N บางส่วนถูกแทนที่ด้วยพันธะ Al–N และ Al–O ระดับการแทนที่สามารถประมาณได้จากพารามิเตอร์ของแลตติส[ 3 ]ความไม่สอดคล้องกันของประจุที่เกิดจากการแทนที่สามารถชดเชยได้โดยการเพิ่มแคตไอออน ของโลหะ เช่น Li⁺ , Mg²⁺ , Ca²⁺ , Y³⁺ และ Ln³⁺ โดยที่ Ln หมายถึงแลนทานัม SiAlONs มีอยู่ 3 รูปแบบพื้นฐาน ซึ่งมีโครงสร้างเหมือนกับซิลิคอนไนไตรด์ 2 รูปแบบทั่วไป คือ อัลฟาและเบตา และกับซิลิคอนออกซิไนไตรด์ แบบออร์โธรอมบิก ดังนั้นจึงเรียกชื่อว่า α, β และ O'-SiAlONs [ 4 ]
การผลิต

SiAlON ผลิตขึ้นโดยการผสมวัตถุดิบต่างๆ เข้าด้วยกันก่อน ได้แก่ซิลิคอนไนไตรด์อลูมินา อะลูมิเนียม ไนไตรด์ซิลิกาและออกไซด์ของธาตุหายากเช่นอิตเทรียมส่วนผสมผงจะถูกขึ้นรูปเป็นชิ้นงาน "ดิบ" โดยการอัดผงแบบไอโซสแตติกหรือ การหล่อแบบ สลิปเป็นต้น จากนั้นจึงทำการเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นงานที่ขึ้นรูปแล้ว โดยทั่วไป จะทำโดย การเผาผนึกแบบไร้แรงดันหรือการอัดแบบไอโซสแตติกที่อุณหภูมิสูง มีการรายงานเกี่ยวกับ การเติบโตของเกรนที่ผิดปกติ ในเซรามิ กSiAlON อย่างกว้างขวาง ซึ่งส่งผลให้วัสดุที่เผาผนึกมีการกระจายขนาดเกรนแบบสองโหมด ชิ้นส่วนที่เผาผนึกแล้วอาจต้องนำไปเจียรด้วยเพชร(การตัดด้วยสารกัดกร่อน) [ 3 ] หรืออาจนำไปตีขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ที่อุณหภูมิประมาณ 1200 °C [ 5 ]
แอปพลิเคชัน

เซรามิก SiAlON มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการจัดการโลหะหลอมเหลวที่ไม่ใช่เหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอะลูมิเนียมและโลหะผสมของอะลูมิเนียม รวมถึงท่อป้อนโลหะสำหรับการหล่อขึ้นรูปอะลูมิเนียม ท่อหัวเผาและท่อฮีตเตอร์แบบจุ่ม ท่อฉีดและท่อไล่แก๊สสำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ท่อป้องกันเทอร์โมคัปเปิล เบ้าหลอม และทัพพี
ในงานขึ้นรูปโลหะ SiAlON ถูกใช้เป็นเครื่องมือตัดสำหรับกลึงเหล็กหล่อเย็น และใช้เป็นอุปกรณ์จับยึดและหมุดสำหรับงานบัดกรีและงานเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบต้านทาน
นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและกระบวนการผลิต รวมถึง อุตสาหกรรม น้ำมันและก๊าซเนื่องจากสารกลุ่มไซอาลอนมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยมทนต่อการกัดกร่อนและทนต่อการสึกหรอ
SiAlON ที่กระตุ้นด้วยธาตุหายาก บางชนิด สามารถ เรืองแสงได้และทำหน้าที่เป็นฟอสฟอร์ได้β-SiAlON ที่เจือด้วยยูโรเปียม (II) ดูดซับในช่วงสเปกตรัม แสงอัลตราไวโอเลตและ แสงที่มอง เห็นได้ และปล่อยแสงที่มองเห็นได้แบบบรอดแบนด์ที่มีความเข้มสูง ความสว่างและสีของมันไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอุณหภูมิ เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่เสถียรต่ออุณหภูมิ มันมีศักยภาพสูงในการใช้เป็นฟอสฟอร์แปลงสีเขียวสำหรับLED สีขาว นอกจากนี้ยังมีแบบสีเหลืองอีกด้วย สำหรับ LED สีขาว จะใช้ LED สีน้ำเงินร่วมกับฟอสฟอร์สีเหลือง หรือใช้ฟอสฟอร์ SiAlON สีเขียวและสีเหลืองร่วมกับฟอสฟอร์สีแดงที่ใช้ CaAlSiN (CASN) [ 4 ]