Vodicí váleček z nitridu křemíku

Výjimečné mechanické vlastnosti

Jedním z výjimečných atributů vodícího válečku z nitridu křemíku jsou jeho výjimečné mechanické vlastnosti. Tento materiál se může pochlubit velmi nízkou hustotou 3,2~3,25 g/cm³ a ​​je lehký a nesmírně pevný. Díky tomu je vodicí váleček z nitridu křemíku ideální pro aplikace, kde je hmotnost kritickým faktorem, aniž by byla ohrožena životnost. Vysoká tvrdost HRA 92~94 zajišťuje, že válečky jsou neuvěřitelně odolné proti opotřebení a oděru, díky čemuž jsou vhodné pro prostředí vystavené trvalému tření a tlaku.

Lomová houževnatost, hodnocená mezi 6 až 8 MPa·m1/2, demonstruje schopnost materiálu vydržet značné mechanické namáhání bez praskání. Pevnost v ohybu ≥ 900 MPa navíc zajišťuje, že tyto válečky si mohou zachovat svou strukturální integritu i při značném zatížení, což dále zdůrazňuje jejich robustnost.

Vynikající tepelné vlastnosti

Tepelný management je kritickým aspektem mnoha průmyslových aplikací a vodicí válečky z nitridu křemíku v této oblasti vynikají. Vodicí válec z nitridu křemíku, který je schopen pracovat při teplotách až 1300~1600°C, je vhodný pro prostředí s vysokou teplotou. Jejich vynikající odolnost vůči teplotním šokům, vyznačující se vysokými parametry tepelného namáhání, zajišťuje, že vodicí váleček z nitridu křemíku odolá rychlým teplotním výkyvům bez poškození.

Nízká tepelná vodivost 23-25 ​​W/(m·K) navíc činí tyto válečky zdatnými v tepelné izolaci, čímž chrání ostatní součásti systému před tepelným namáháním. Tato funkce je zvláště výhodná v průmyslových odvětvích, jako je zpracování kovů a výroba polovodičů, kde je prvořadé přesné řízení teploty.

Chemická odolnost a trvanlivost

Vodicí válečky z nitridu křemíku vykazují pozoruhodnou chemickou stabilitu. Jsou odolné vůči reakci s většinou anorganických kyselin, přičemž výraznou výjimkou je kyselina fluorovodíková. Tato chemická inertnost prodlužuje jejich životnost i v drsném chemickém prostředí, takže vodicí váleček z nitridu křemíku je vhodný pro použití v odvětvích, jako je chemické zpracování, farmacie a výroba potravin.

Typy keramiky z nitridu křemíku

Semicorex nabízí dva základní typy keramiky z nitridu křemíku pro své vodicí válečky: nitrid křemíku sintrovaný v plynu (GPSN) a nitrid křemíku lisovaný za tepla (HPSN). Každý typ je navržen tak, aby poskytoval specifické výhody na základě požadavků aplikace.

Slinutý nitrid křemíku pod tlakem plynu (GPSN):Metoda GPSN zahrnuje smíchání prášku nitridu křemíku se slinovacími pomocnými látkami, aby se podpořilo slinování v kapalné fázi, spolu s pojivy pro zvýšení mechanické pevnosti surového keramického tělesa. Prášek se poté lisuje do požadovaného tvaru a může probíhat zelené obrábění. Výlisky se umístí do pece s atmosférou stlačeného dusíku, aby se napomohlo zhuštění a zabránilo se odpařování nebo rozkladu křemíku, dusíku a přísad. Výsledkem tohoto procesu je vysoce hustý a jednotně strukturovaný materiál, který nabízí vynikající výkon v náročných aplikacích.

Nitrid křemíku lisovaný za tepla (HPSN):HPSN se vyrábí jednoosým lisováním prášku nitridu křemíku (se slinovacími přísadami) za současného působení tepla. Tento proces vyžaduje specializovaný lis a matrici, jehož výsledkem je nitrid křemíku s vynikajícími mechanickými vlastnostmi. Touto metodou však lze vyrábět pouze jednoduché tvary. Vzhledem k tomu, že je nemožné ekologicky obrábět součást, která je lisována za tepla, je diamantové broušení jediným způsobem, jak vytvořit složité geometrie. Vzhledem k vysokým nákladům a problémům spojeným s diamantovým broušením a lisováním za tepla je použití HPSN obvykle omezeno na výrobu jednoduchých součástí v malých množstvích.

SEM-SE snímky keramiky Si3N4 při 5000 ×  a b 30 000 ×  zvětšení, c distribuce velikosti pórů a d XRD vzor vzorku Si3N4