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窒化ケイ素セラミックスの2つの主な種類
ガス加圧焼結窒化ケイ素（GPSN）
これは、高強度で複雑な形状の窒化ケイ素部品を製造するための最も一般的な方法です。GPSN法では、液相焼結を促進する焼結助剤（通常、イットリア、酸化マグネシウム、アルミナ）と、グリーンセラミック体の機械的強度を向上させるバインダーを混合した窒化ケイ素粉末を使用します。粉末は所望の形状にプレスされ、グリーンマシニングが行われる。その後、成形体を加圧窒素雰囲気の炉に入れ、緻密化を助け、ケイ素、窒素、添加物の蒸発・分解を防ぎます。
ホットプレス窒化ケイ素（HPSN）
HPSNは、窒化ケイ素粉末（焼結添加剤入り）を一軸プレスすると同時に熱を加えることで製造される。このプロセスには特殊なプレスと金型が必要である。機械的特性に優れた窒化ケイ素が得られるが、単純な形状しか作れない。ホットプレスされた部品をグリーン・マシニングで加工することは不可能であるため、ダイヤモンド研削が複雑な形状を作る唯一の方法である。ダイヤモンド研削とホットプレスには高いコストと困難が伴うため、その使用は通常、単純な部品を少量生産する場合に限られる。
窒化ケイ素セラミックスの特性
窒化ケイ素セラミックスの特徴
- 密度が非常に低い；
- 非常に高い破壊靭性；
- 曲げ強度が良い；
- 優れた耐熱衝撃性：高い熱応力パラメータ；
- 極めて高い動作温度。
窒化ケイ素の機械的特性
| プロパティ | 単位 | GPSN | HPSN | HTCSNS |
|---|---|---|---|---|
| カラー | -- | グレーまたはブラック | グレーまたはブラック | グレーまたはブラック |
| 密度 | g/cm³ | 3.2 | 3.3 | 3.25 |
| 硬度 | GPa | 15 | 16 | 15 |
| 圧縮強度 | MPa | 2500 | 3000 | 2500 |
| 曲げ強度 | MPa | 700 | 900 | 600~800 |
| 破壊靭性 | MPa・m1/2 | 5~7 | 6~8 | 6~7 |
| 弾性係数 | GPa | 300 | 300 | 300~320 |
| ポアソン比 | -- | 0.25 | 0.28 | 0.25 |
窒化ケイ素の熱特性
| プロパティ | 単位 | GPSN | HPSN | HTCSNS |
|---|---|---|---|---|
| 最高使用温度 | 無負荷 | 1100 | 1300 | 1100 |
| 熱伝導率 @ 25°C | W/(m・K) | 15~20 | 20~25 | 80~100 |
| 40-400℃における熱膨張a | 1 x 10-6/°C | 3 | 3.1 | 3 |
| 比熱 | J/(kg・K) | 660 | 650 | 680 |
| 耐熱衝撃性 | 水に入れる | 550 | 800 | -- |
窒化ケイ素の電気的特性
| プロパティ | 単位 | GPSN | HPSN | HTCSNS |
|---|---|---|---|---|
| 誘電率 | 1MHz | 6~8 | 8 | 7.8 |
| 絶縁耐力(6.35mm) | AC-kV/mm | 15 | 17 | -- |
| 体積抵抗率 @ 25°C | Ω・cm | ＞1014 | ＞1014 | ＞1014 |
| 体積抵抗率 @ 500°C | Ω・cm | ＞1010 | ＞1010 | ＞1010 |
*数値は代表的な物性値であり、製品構成や製造工程によって異なる場合があります。詳細は下記までお問い合わせください。 お問い合わせ.
*あまり高温でない場合、Si3N4 は高い強度と耐衝撃性を持つが、1200℃を超えると使用時間が長くなるにつれて損傷を受けて強度が低下し、1450℃を超えると疲労損傷を受けやすくなるため、Si3N4 動作温度は通常1300℃を超えない。
窒化ケイ素セラミックスメーカー
Great Ceramicは窒化ケイ素セラミックスの専門メーカーです。当社は、先端セラミックにおける長年の経験を活かし、材料、設計、および用途について、いつでも喜んでアドバイスいたします。窒化ケイ素のシート、ロッド、チューブ、またはカスタム加工部品の購入をご希望の場合は、お問い合わせください。
