Dalam bidang pembuatan industri kontemporari, bahan seramik telah menjadi sistem bahan berprestasi tinggi yang tidak dapat digantikan. Sama ada seramik alumina, seramik zirkonia, atau seramik nitrida yang berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, setiap satunya menunjukkan nilai uniknya di bawah pelbagai keadaan operasi.

Seramik nitrida silikon, sebagai jenis bahan anorganik bukan logam baharu yang tipikal, digunakan secara meluas dalam industri berteknologi tinggi seperti kejuruteraan mesin, elektronik, metalurgi, tenaga, dan aeroangkasa kerana kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan pada suhu tinggi, ketahanan terhadap oksidasi, dan ketahanan haus.

Bagi pegawai perolehan kilang dan kakitangan teknikal, memperoleh pemahaman menyeluruh tentang sifat seramik nitrida silikon, bidang aplikasi, landskap pasaran, dan keperluan perolehan bukan sahaja meningkatkan kebolehpercayaan peralatan tetapi juga memainkan peranan penting dalam pengurusan rantaian bekalan dan pengoptimuman kos.

• Seramik oksida aluminium: berharga berpatutan, mempunyai sifat penebat yang cemerlang, dan banyak digunakan dalam substrat elektronik serta komponen tahan haus.

• Kelebihan seramik oksida terletak pada proses pembuatan mereka yang matang, walaupun ia kurang baik berbanding seramik nitrida dari segi kekuatan pada suhu tinggi dan ketahanan terhadap kejutan terma.

• Seramik nitrida silikon: mengekalkan kekuatan pada suhu tinggi dengan ketahanan kejutan terma yang luar biasa.

• Seramik nitrida aluminium: terkenal dengan kekonduksian terma yang tinggi, sesuai untuk substrat pengagihan haba.

• Seramik boron nitrida: Mempunyai sifat pelinciran yang sangat baik dan lazimnya digunakan sebagai bahan penebat pada suhu tinggi.

• “Seramik hitam” biasanya merujuk kepada seramik khusus yang mempunyai kemasan permukaan gelap, menggabungkan sifat mekanikal dengan daya tarikan estetik. Ia semakin popular dalam peralatan makan mewah, barangan hiasan, dan komponen struktur.

Berbanding dengan seramik oksida tradisional, seramik nitrida silikon menawarkan kelebihan unggul dalam ketahanan haus, ketahanan kejutan terma dan pengekalan kekuatan, menjadikannya bahan seramik kejuruteraan yang utama.

• Seramik alumina: Alumina adalah seramik kejuruteraan yang paling biasa, namun silikon nitrida menunjukkan prestasi unggul dalam pelbagai aspek. Silikon nitrida mempunyai kekonduksian terma tiga hingga empat kali ganda berbanding alumina, sekali gus meningkatkan keupayaan penyaluran haba dengan ketara.

Ketahanan retakan nitrida silikon mencapai 6–8 MPa·m¹/₂, jauh melebihi oksida aluminium pada 2–3 MPa·m¹/₂, menunjukkan ketahanan yang unggul terhadap hentakan dan tegasan terma.

• Seramik zirkonia: Ketahanan seramik zirkonia umumnya lebih tinggi daripada silikon nitrida, walaupun silikon nitrida menunjukkan prestasi yang lebih baik dalam aplikasi suhu tinggi. Zirkonia biasanya digunakan pada suhu tidak melebihi 800°C, manakala silikon nitrida boleh beroperasi secara stabil pada 1200°C untuk tempoh yang panjang.

• Seramik nitrida aluminium: Nitrida aluminium terkenal kerana kekonduksian terma yang tinggi (nilai teori mencapai 170–200 W/m·K), namun nitrida silikon mempunyai kekuatan mekanikal dan ketahanan retakan lebih dua kali ganda berbanding nitrida aluminium, menawarkan kebolehpercayaan mekanikal yang lebih unggul.

Selain itu, silikon nitrida mempamerkan ketahanan suhu tinggi yang unggul, mampu beroperasi secara berterusan sehingga 1200°C, dan mempunyai kestabilan kimia yang dipertingkatkan, terutamanya menentang hidrolisis dalam persekitaran lembap.

• Seramik boron nitrida: Boron nitrida mempamerkan kelicinan yang sangat baik dan ketahanan kejutan terma yang baik, tetapi kekuatan mekanikalnya jauh lebih rendah berbanding silikon nitrida. Silikon nitrida mempunyai kekuatan lenturan yang jauh lebih tinggi (600–800 MPa) berbanding boron nitrida, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi struktur yang menanggung beban.

• Seramik karbida silikon: Karbida silikon mempamerkan kekerasan dan kekonduksian terma yang unggul berbanding nitrida silikon, namun nitrida silikon menunjukkan ketahanan retakan dan ketahanan kejutan terma yang lebih tinggi. Selain itu, nitrida silikon mempunyai pekali pengembangan terma yang lebih rendah, memastikan keserasian yang baik dengan cip semikonduktor (seperti Si, SiC, GaN). Ini mengurangkan tegasan terma dan meningkatkan kebolehpercayaan antara muka.

Jadual di bawah memaparkan perbandingan sifat seramik nitrida silikon dengan bahan seramik utama lain:

• Kekerasan tinggi: Seramik nitrida silikon mempunyai kekerasan hampir 9 pada skala Mohs, hanya ditandingi oleh karbida silikon dan intan.

• Kekuatan tinggi: Kekuatan lenturan pada suhu bilik boleh mencapai 800–1000 MPa, jauh melebihi keramik alumina konvensional.

• Ketahanan tinggi: Menunjukkan ketahanan retakan yang lebih tinggi berbanding kebanyakan seramik, dengan ketahanan hentakan yang cemerlang.

• Koefisien pengembangan termal rendah: kira-kira 3.0×10⁻⁶/K, menunjukkan kestabilan termal yang sangat baik.

• Konduktiviti terma: Seramik silikon nitrida mempamerkan pekali konduktiviti terma sederhana, lebih rendah berbanding seramik aluminium nitrida tetapi lebih tinggi berbanding seramik alumina.

• Ketahanan kejutan terma: Mampu menahan perubahan suhu secara tiba-tiba melebihi 1000°C, menjadikannya sesuai untuk keadaan operasi suhu tinggi.

• Ketahanan kakisan: Tahan dalam kebanyakan persekitaran berasid dan alkali.

• Ketahanan oksida: Tahan terhadap oksida dalam udara bersuhu tinggi.

Seramik nitrida silikon mengatasi kebanyakan seramik oksida dari segi prestasi keseluruhan, menawarkan keseimbangan kekuatan, ketahanan dan ketahanan pada suhu tinggi.

Serbuk seramik nitrida silikon berfungsi sebagai asas untuk penyediaan, dengan kemurnian dan pengagihan saiz zarahnya menentukan sifat akhir.

• Sinteran tekan panas: ketumpatan tinggi, sifat cemerlang, sesuai untuk komponen tepat.

• Penyinteran pneumatik: Menghalang pembentukan liang, memastikan struktur yang sekata.

• Pembakaran reaksi: kos rendah, sesuai untuk komponen struktur berskala besar.

• Substrat seramik nitrid silikon dan plat asas seramik nitrid silikon digunakan secara meluas dalam peranti elektronik.

• Standard kebangsaan bagi substrat seramik nitrid silikon telah dikeluarkan di peringkat kebangsaan, yang mengawal kualiti produk dan kaedah ujian.

• Komponen struktur seramik nitrida silikon, seperti muncung dan elemen penyokong, digunakan secara meluas dalam peralatan metalurgi dan tenaga.

• Bola seramik nitrida silikon: dicirikan oleh geseran rendah, ketahanan haus tinggi dan ketahanan keletihan, membentuk teras galas berkelajuan tinggi.

• Guna dan ciri-ciri bola seramik silikon nitrida: Digunakan dalam galas utama untuk turbin angin, pengecas turbo, dan enjin aero.

• Gandar seramik nitrida silikon: Berbanding dengan gandar logam, ia menawarkan jangka hayat yang lebih panjang, ketahanan pada suhu tinggi, dan tidak memerlukan pelinciran.

• Alat pemotong seramik nitrida silikon: kecekapan pemotongan tinggi, mampu memproses aloi suhu tinggi dan besi tuang.

• Subsat keramik nitrida silikon: Sifat penebat elektrik yang cemerlang, sesuai untuk modul kuasa.

• Pengilang substrat seramik nitrid silikon: memainkan peranan penting dalam rantaian bekalan kenderaan tenaga baharu dan komunikasi 5G.

• Bata karbida silikon yang diikat dengan nitrida silikon: Digunakan dalam dapur peleburan logam, mempamerkan ketahanan kakisan yang luar biasa dan hayat perkhidmatan yang panjang.

• Muncung seramik nitrida silikon: Sesuai untuk sistem penyemburan pasir dan pembakaran arang batu yang dihaluskan, menawarkan ketahanan haus dan haba yang sangat baik.

• Kekerasan dan kekuatan yang tinggi

• Ketahanan terhadap kejutan terma dan ketahanan pada suhu tinggi

• Kestabilan kimia yang cemerlang

• Sesuai untuk keadaan operasi yang melampau

• Kosnya agak tinggi.

• Kesukaran pemprosesan yang tinggi

• Proses pembuatan adalah kompleks dan menuntut piawaian teknikal yang tinggi daripada pengeluar.

• Produk ini terutamanya digunakan dalam galas tepat dan mesin berkelajuan tinggi.

• Teknologi serbuk dan proses sintering pengeluar merupakan kelebihan daya saing terasnya.

• Banyak perusahaan dari pasaran domestik dan antarabangsa telah menubuhkan operasi, merangkumi sektor seperti elektronik, mesin, dan tenaga.

• Utamanya tertumpu dalam industri elektronik, membentuk hubungan pelengkap dengan substrat seramik nitrida aluminium.

• Keutamakan pengeluar yang mempunyai pensijilan piawaian kebangsaan.
• Fokus pada keupayaan pengeluar dalam kawalan konsistensi dan kestabilan siri.

Seramik nitrida silikon, dengan sifat menyeluruh yang cemerlang, telah menjadi bahan strategik dalam pembuatan berteknologi tinggi. Sama ada dalam galas berkelajuan tinggi, elektronik kuasa, bahan tahan api atau alat pemotong, ia menunjukkan nilai aplikasi yang melebihi bahan tradisional.

Bagi pegawai perolehan dan kakitangan teknikal, menguasai parameter prestasi, senario aplikasi, keupayaan pengeluar, dan pensijilan piawaian seramik nitrida silikon adalah penting untuk membuat keputusan perolehan yang cekap. Pada masa hadapan, dengan peningkatan proses dan permintaan pasaran yang semakin berkembang, seramik nitrida silikon akan memainkan peranan yang semakin penting dalam lebih banyak industri.