窒化ケイ素

化学名:窒化ケイ素

CAS番号.12033-89-5

英語名:Silicon nitride

CBNumberCB8744847

MFN4Si3

MW140.2833

MOL File12033-89-5.mol

别名

窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）

窒化けい素

窒化けい素(IV)(粉末)

窒化ケイ素物理性質

融点	1900 °C
比重(密度)	3.44 g/mL at 25 °C (lit.)
かさ密度	0.046g/mL
屈折率	2.8
RTECS 番号	VW0650000
外見	粉
色	ペールグレー
比重	3.44
電気抵抗率 (resistivity)	10*6 (ρ/μΩ.cm)
水溶解度	不溶性水。
熱伝導率	1.548 W/(m·K) (70 pc dense); 7.95 W/(m·K) (85 pc dense)
Crystal Structure	Hexagonal
Hydrolytic Sensitivity	1: no significant reaction with aqueous systems
Merck	14,8497
安定性：	安定。
InChI	1S/N4Si3/c1-5-2-6(1)3(5)7(1,2)4(5)6
InChIKey	HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N
SMILES	N12[Si]34N5[Si]16N3[Si]25N46
Modulus of Elasticity	120 - 150 GPa
Poissons Ratio	0.20
Hardness, Vickers	1600
Shear Modulus	50.0 - 62.5 GPa, Calculated
CAS データベース	12033-89-5(CAS DataBase Reference)
EPAの化学物質情報	Silicon nitride (Si3N4) (12033-89-5)

安全性情報

主な危険性	Xi
Rフレーズ	37
Sフレーズ	22-24/25
WGK Germany	3
F	10
TSCA	TSCA listed
ストレージクラス	11 - Combustible Solids
化審法	一般化学物質

危険有害性情報のコード(GHS)

窒化ケイ素価格

製品番号	包装	価格	製品説明	購入
富士フイルム和光純薬株式会社(wako) W01ALF014704	25g	￥24000	窒化けい素(IV), alpha-phase, 99.9% (metals basis)	購入
富士フイルム和光純薬株式会社(wako) W01ALF014704	100g	￥67600	窒化けい素(IV), alpha-phase, 99.9% (metals basis)	購入
関東化学株式会社(KANTO) 49524-49	50g	￥32000	窒化けい素（ＩＶ）（粉末） 98.50%	購入
関東化学株式会社(KANTO) 49524-48	25g	￥24000	窒化けい素（ＩＶ）（粉末） 98.50%	購入
Sigma-Aldrich Japan NISTRM8983	4.5G	￥144000	窒化ケイ素 NIST? RM 8983	購入

窒化ケイ素化学特性,用途語,生産方法

外観
白色～灰色、粉末
性質

1. 物理的特性

窒化ケイ素は、高温下での強度が強いことが特徴です。不活性雰囲気下で約1,900℃まで安定で、光や衝撃に対して化学的に安定かつ、自己重合性もありません。また、高靱性で、熱膨張率が低く、耐熱衝撃性が極めて高い物質でもあります。

2. その他の特徴

窒化ケイ素は、フッ酸・・などには侵されますが、溶融金属には侵されにくい性質をもちます。また、窒化ケイ素は、約1,400℃まで安定していますが、約1,400℃～1,500℃においては、α型と呼ばれる低温安定相からβ型と呼ばれる高温安定相へと相転移が起こります。
解説

窒化ケイ素，灰色の結晶性固体．α相(三方晶系)，β相(六方晶系)の2相がある．融点1900 ℃(分解)．密度3.20 g cm－3．高温での安定性，強度，クリープ耐性，耐酸化性があり，熱伝導率30 W m－1 K－1(室温)．熱膨張率2.5 K－1(室温)とほかのセラミックスに比べて低く，熱ショックに強い．電気抵抗 1012 Ω m 以上．1800 ℃ 以上で分解する．
構造

窒化ケイ素は、α相、β相、γ相の3種類の結晶多形を持ち、α相とβ相が常圧相、γ相は高圧相です。α相とβ相が、主に材料開発の対象となっています。γ相は高圧および高温下でのみ合成でき、硬度は35GPaです。

1. α相とβ相

α相とβ相の窒化ケイ素は、それぞれ三方晶 (ピアソン記号hP28、空間群P31c、No.159) と六方晶 (ピアソン記号hP14、空間群P6₃、No.173) 構造を持ち、SiN₄四面体の頂点を共有する形で構築されています。それらは、配列ABAB...あるいはABCDABCD...のケイ素原子と窒素原子の層からなると見なすことができます。α相の窒化ケイ素は、β相よりも積層間隔が大きく硬度も高くなりますが、化学的にはβ相より不安定になります。

2. γ相

γ相の窒化ケイ素は立方晶構造で、文献では立方晶の (c-BN) と同様に扱われることがよくあります。2つのケイ素原子がそれぞれ6個の窒素原子を八面体に配位させ、1個のケイ素原子が4個の窒素原子を四面体に配位するスピネル型構造を有しています。
応用
シリコン窒化物の独特な特性は様々な応用分野でその価値を発揮します特に以下のような分野での使用が注目されています
製法
工業的製法として，圧縮ケイ素粉末を直接，窒素またはアンモニア気流中で1200～1500 ℃ で反応させる直接窒化法では，比較的低密度のものが得られる(reaction bonded silicon nitride，RSBN)．このほか二酸化ケイ素と炭素の混合粉末を窒素またはアンモニア気流中で1300～1550 ℃ で反応させるシリカ還元法，ハロゲン化ケイ素またはモノシランを1000～1600 ℃ でアンモニアと反応させる気相合成法がある．より過酷な条件下で使用するためには，焼結(sintered silicon nitride，SSN)またはホットプレス(hot pressed silicon nitride，HPSN)する必要がある．
用途
ボールベアリング，切削工具，タービン翼，自動車エンジンシリンダーのライニング，過給気ローター，溶接用ノズルなどに用いられるほか，硬度と耐熱性を要求される部品の材料に使用される．
展望
シリコン窒化物の研究と開発は続いておりその応用範囲はさらに広がっていくことが期待されます新しい製造技術の開発やシリコン窒化物をベースとした複合材料の研究によりこの材料の物理的特性をさらに向上させることが可能ですまたコスト削減に向けた努力も重要でありより広範な産業での利用が現実的になるでしょう
化学的特性
slightly beige powder
物理的性質
Gray amorphous powder or crystals. Resistant to thermal shock. Good oxidation resistance up to 1500°C but decomposes into nitrogen and silicon above 1850°C. Excellent corrosion resistance to molten nonferrous metals such as Al, Pb, Zn, Cd, Bi, Rb, and Sn, and molten salts like NaCl-KCl, NaF, and silicate glasses. However, corroded by molten Mg, Ti, V, Cr, Fe, and Co, cryolite, KOH, and Na₂O.
使用
Silicon nitride (Si3N4), resistant to oxidation, is an excellent coating for metals, as well as an adhesive and abrasive, and it is used in high-temperature crucibles. It has proven useful as heat-resistant substance for the nozzles on rocket engines.
一般的な説明
Silicon nitride based ceramics possess high fracture toughness, hardness and wear resistance, resistance to corrosion, thermal stability. Two known polymorphs of silicon nitride exist, alpha and beta Si₃N₄, both have hexagonal structure. A study shows that a third state, cubic spinel structure, has also been synthesized.
生産方法
シリコン窒化物の製造は主に二つの方法で行われます反応結合法と熱間プレス法です反応結合法では純粋なシリコン粉末を窒素ガスの環境下で高温に加熱することによりSi3N4が生成されますこの方法は比較的低コストで複雑な形状の部品を製造するのに適しています一方熱間プレス法ではシリコン窒化物粉末に少量の添加剤を加え高温と高圧で成形・焼結させることにより密度が高く均一な材料が得られますこの方法は特に高い機械的強度が要求されるアプリケーションに適しています
化学性质
窒化ケイ素は共有結合性が強く，電気絶縁性である。六方晶系のα型とβ型がある。
使用用途

窒化ケイ素は、高温構造材料として、特に熱のかかる過酷な環境で使用される部品に活用されています。具体的には、「エンジン」「ガスタービン」「溶接機のトーチノズル」「燃焼器部品」などの材料として使用されています。

窒化ケイ素は他にも、高い耐摩耗性と機械強度を利用して、「成形型部品」「鋳造部品」「ダイカスト機部品」「溶接機部品」「分級機・気流式粉砕機・等の部品」「等の耐摩耗部品」「ステージ部品」「リニアモータ等の部品」などと幅広く利用されています。
法規情報

窒化ケイ素は、毒物及び劇物取締法や消防法、化学物質排出把握管理促進法 (PRTR法) のいずれにも指定はありません。労働安全衛生法では、「名称等を通知すべき有害物」に該当します。
取扱いおよび保管上の注意

取扱い及び保管上の注意は、下記の通りです。
- 容器を密栓し、乾燥した冷暗所に保管する。
- 屋外や換気の良い区域のみで使用する。
- アルカリ性物質を発生するため、水との接触は避ける。
- 使用時は保護手袋、保護眼鏡を着用する。
- 取扱い後はよく手を洗浄する。
- 皮膚に付着した場合は、石鹸と水で洗い流す。
- 眼に入った場合は、水で数分間注意深く洗う。
概要
シリコン窒化物化学式Si3N4は優れた機械的強度耐熱性耐腐食性を持つ先進的なセラミック材料ですその独特な特性により自動車産業航空宇宙電子機器など幅広い分野での応用が可能となっています特に高温環境や摩擦が問題となるアプリケーションでその価値を発揮します
合成方法
シリコンの直接窒化法，シリカの炭素還元窒化法，イミド熱分解法により製造される。

窒化ケイ素上流と下流の製品情報

窒化ケイ素生産企業

窒化ケイ素スペクトルデータ(IR1)

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1. α相とβ相

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