窒化ケイ素

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窒化ケイ素

セラミックスでできたベアリング部材 Si3N4
識別情報
CAS登録番号 12033-89-5
特性
化学式 Si3N4
モル質量 140.28 g/mol
外観 灰色粉末
密度 3.44 g/cm3, 固体
融点

1900 °C(分解)

構造
結晶構造 六方晶系
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

窒化ケイ素(ちっかケイそ、silicon nitride)は、化学式 Si3N4 で表される無機化合物。非酸化物セラミックスの代表。シリコンナイトライド ともいう。

物理的性質[編集]

窒化ケイ素はα相、β相、γ相の多形が存在しており、α相とβ相が常圧相、γ相は高圧相である。

材料開発の対象となるのは、α相とβ相がほとんどである。

共有結合性セラミックスであるために、焼結性が悪いことから、常圧焼結で緻密な焼結体の製造が困難である。

そのため、焼結助剤を添加した上でガス圧焼結炉で焼結することで焼結体の製造を行われるのがほとんどである。

また、規則的な結晶構造を持つため、高熱伝導材料としてのポテンシャルを秘めているが、

焼結助剤により形成されるガラス相での熱の散乱などから、実際の熱伝導率は20W/mk程度である。

主な種類として、以下の3種類があげられる。

  • sintered silicon nitride (SSN)-焼結窒化ケイ素
  • gas pressure sintered silicon nitride (GPSSN)-ガス圧力焼結窒化ケイ素
  • hot-pressed silicon nitride (HPSN)-熱処理プレス加工した窒化ケイ素

用途[編集]

非常に硬質であることなど、優れた機械的特性を持つことからベアリング、タービンブレード、切削工具などに応用されている。

関連項目[編集]