Sialón

Las cerámicas

de SiAlON son una clase especializada de materiales refractarios de alta temperatura, con alta resistencia a temperatura ambiente y alta, buena resistencia al choque térmico y una resistencia excepcional a la humectación o corrosión por metales no ferrosos fundidos, en comparación con otros materiales refractarios como, por ejemplo, la alúmina. Un uso típico es la manipulación de aluminio fundido. También son excepcionalmente resistentes a la corrosión, por lo que también se utilizan en la industria química. Los SiAlON también presentan alta resistencia al desgaste, baja expansión térmica y buena resistencia a la oxidación hasta temperaturas superiores a ~1000 °C. Se describieron por primera vez alrededor de 1971.

SiAlON formas

Formulario	fórmula	n	simetría	grupo espacial	No	Símbolo Pearson	Z
α	Si12-m-nAlm+nOnN16-n		trigonal	P31c	159	hP28	4
β	Si6-nAlnOnN8-n	0–4.2	hexagonal	P63	173	hP14	2
O '	Si2-nAlnO1+nN2-n	0-0.2	orthorhombic	Cmc21	36	oS20	4

• m y n son los números de los bonos Al-N y Al-O que sustituyen para los bonos Si-N

Los SiAlON son cerámicas basadas en los elementos silicio (Si), aluminio (Al), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Son soluciones sólidas de nitruro de silicio (Si₃N₄), donde los enlaces Si–N se sustituyen parcialmente por enlaces Al–N y Al–O. Los grados de sustitución se pueden estimar a partir de los parámetros de red. La discrepancia de carga causada por la sustitución se puede compensar añadiendo cationes metálicos como Li⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Y³⁺ y Ln³⁺, donde Ln representa lantánido. Los SiAlON existen en tres formas básicas, que son isoestructurales con una de las dos formas comunes de nitruro de silicio, alfa y beta, y con oxinitruro de silicio ortorrómbico; Por lo tanto, se les denomina α, β y O'-SiAlON.

Los SiAlON se producen combinando primero una mezcla de materias primas, como nitruro de silicio, alúmina, nitruro de aluminio, sílice y óxido de un elemento de tierras raras como el itrio. La mezcla de polvo se transforma en un compacto "verde" mediante compactación isostática de polvo o colada deslizante, por ejemplo. Posteriormente, la forma se compacta, generalmente mediante sinterización sin presión o prensado isostático en caliente. Se ha descrito ampliamente el crecimiento anormal del grano en cerámicas de SiAlON, lo que resulta en una distribución bimodal del tamaño de grano del material sinterizado. La pieza sinterizada puede requerir posteriormente un mecanizado mediante rectificado de diamante (corte abrasivo). Alternativamente, se pueden forjar en diversas formas a una temperatura de aproximadamente 1200 °C.

Las cerámicas de SiAlON se han utilizado ampliamente en la manipulación de metales fundidos no ferrosos, en particular aluminio y sus aleaciones, incluyendo tubos de alimentación de metal para fundición a presión de aluminio, tubos de quemadores y calentadores de inmersión, inyectores y desgasificadores para metales no ferrosos, tubos de protección de termopares, crisoles y cucharas de colada.En el conformado de metales, el SiAlON se utiliza como herramienta de corte para el mecanizado de hierro fundido en frío y como accesorios y pasadores para soldadura fuerte y fuerte, en particular para soldadura por resistencia.Otras aplicaciones incluyen las industrias química y de procesos, así como las del petróleo y el gas, gracias a la excelente estabilidad química y resistencia a la corrosión y al desgaste del sialón.Algunos SiAlON activados con tierras raras son fotoluminiscentes y pueden servir como fósforos. El β-SiAlON dopado con europio(II) absorbe en el espectro de luz ultravioleta y visible y emite una intensa emisión visible de banda ancha. Su luminancia y color no cambian significativamente con la temperatura, gracias a su estructura cristalina termoestable. Tiene un gran potencial como fósforo verde de conversión descendente para LED blancos; también existe una variante amarilla. Para LED blancos, se utiliza un LED azul con un fósforo amarillo, o con un fósforo de SiAlON verde y amarillo y un fósforo rojo basado en CaAlSiN₃ (CASN).