Нитрид кремния (Si₃N₄)

Нитрид кремния (Si₃N₄) - это передовая инженерная керамика, известная своим исключительным сочетанием механических, термических и электрических свойств. Этот материал из нитрида кремния стал важнейшим решением в отраслях, требующих высокой прочности, износостойкости, термостойкости и надежности в экстремальных условиях. Состоящая из атомов кремния и азота, образующих прочную ковалентную связь, керамика из нитрида кремния по своим эксплуатационным характеристикам значительно превосходит традиционные металлы и другие виды керамики, что делает ее незаменимой в аэрокосмической, автомобильной, полупроводниковой и медицинской отраслях.

Основные преимущества материала из нитрида кремния

Нитрид кремния имеет более низкий коэффициент теплового расширения, чем другие технические керамики, что обеспечивает превосходную устойчивость к тепловым ударам. Его исключительная твердость превышает высокотемпературную стойкость большинства металлов, и он также демонстрирует отличную стойкость к окислению. Это позволяет ей выдерживать самые жесткие условия эксплуатации при высоких температурах и высоких нагрузках.

Обладая твердостью, значительно превосходящей сталь, нитрид кремния невероятно устойчив к истиранию и износу, что делает его идеальным для применения в условиях повышенного трения. Это также отвечает на вопрос: "Тверже ли нитрид кремния, чем сталь?". - Да, он значительно тверже.

Керамика из нитрида кремния выдерживает резкие перепады температур без растрескивания и разрушения, что делает ее пригодной для использования в высокотемпературных средах.

В отличие от многих металлов, он сохраняет свою механическую прочность и вязкость при повышенных температурах.

Этот материал из нитрида кремния обладает высокой устойчивостью к широкому спектру агрессивных химических веществ, включая кислоты и расплавленные металлы.

Теплопроводность нитрида кремния низкая, что делает его отличным теплоизолятором в различных областях применения.

Его легкость является значительным преимуществом в тех областях применения, где снижение веса имеет решающее значение.

Промышленные применения нитрида кремния

Керамика из нитрида кремния (Si₃N₄) широко используется во многих отраслях промышленности благодаря своей высокой прочности, отличной износостойкости, исключительной устойчивости к тепловым ударам и надежной электроизоляции. Ниже приводится краткое описание основных областей применения:

  • Компоненты двигателя: Применяется в роторах турбокомпрессоров, седлах клапанов и поршневых кольцах для повышения износостойкости и продления срока службы.

  • Подшипники и шарики: Шарики из нитрида кремния используются в высокоскоростных и высоконагруженных подшипниках, снижая вес и повышая надежность.

  • Высокотемпературные конструкционные детали: Используется в лопатках газовых турбин, уплотнительных кольцах и компонентах горячего сечения, сохраняя стабильность в экстремальных термических и механических условиях.

  • Легкие компоненты: Низкая плотность делает его идеальной заменой металлам, способствуя общему снижению веса.

  • Изолирующие слои и тонкие пленки: Со стабильным показатель преломления нитрида кремнияОн используется в качестве изоляционного, защитного и оптического покрытия.

  • Подложки и носители: Подложки из нитрида кремния обеспечивают высокую надежность силовой электроники и микроэлектронных устройств.

  • Режущие инструменты и механические уплотнения: Высокая твердость и износостойкость делают его пригодным для высокоскоростной резки, уплотнительных колец и деталей насосов.

  • Термообработка и металлургия: Используется в высокотемпературных приспособлениях, тиглях и опорных деталях благодаря превосходной стойкости к тепловому удару.

  • Зажигательные устройства: Запальники из нитрида кремния используются в газовых печах, газовых турбинах и энергетическом оборудовании для надежного воспламенения.

  • Новые энергетические приложения: Показывает потенциал в области водородной энергетики, топливных элементов и технологий ядерной энергетики.

  • Применение усовершенствованной керамики в химической промышленности, производстве пластмасс и каучука 2
  • Применение усовершенствованной керамики в химической промышленности, производстве пластмасс и резины
  • Применение передовой керамики в общем производстве
  • Применение передовой керамики в промышленном оборудовании
  • Применение передовой керамики в полупроводниковой и электронной промышленности

Доступные марки нитрида кремния

В компании Great Ceramic фарфоровая керамика из нитрида кремния предлагается в нескольких сортах для удовлетворения различных инженерных потребностей:

Основные свойства материала нитрид кремния

Компания Great Ceramic предлагает клиентам на выбор различные материалы из нитрида кремния. Приведенные ниже значения являются типичными свойствами материала и могут варьироваться в зависимости от конфигурации изделия и производственного процесса. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обращайтесь связаться с нами.

Механические свойства

Свойства Единица GPSN HPSN HTCSNS
Цвет -- Серый или черный Серый или черный Серый или черный
Плотность г/см³ 3.2 3.3 3.25
Твердость ГПа 15 16 15
Прочность на сжатие МПа 2500 3000 2500
Прочность на изгиб МПа 700 900 600~800
Вязкость разрушения МПа・м1/2 5~7 6~8 6~7
Модуль упругости ГПа 300 300 300~320
Соотношение пуассонов -- 0.25 0.28 0.25

Тепловые свойства

Свойства Единица GPSN HPSN HTCSNS
Максимальная температура использования ℃ (без нагрузки) 1100 1300 1100
Теплопроводность при 25°C Вт/(м・К) 15~20 20~25 80~100
Тепловое расширение a при 40-400°C 1 x 10-6/°C 3 3.1 3
Удельная теплота Дж/(кг・К) 660 650 680
Устойчивость к тепловому удару ℃ (положить в воду) 550 800 --

Электрические свойства

Свойства Единица GPSN HPSN HTCSNS
Диэлектрическая постоянная 1 МГц 6~8 8 7.8
Диэлектрическая прочность (6,35 мм) акВ/мм 15 17 --
Объемное удельное сопротивление при 25°C Ω・cm >1014 >1014 >1014
Объемное удельное сопротивление при 500°C Ω・cm >1010 >1010 >1010

*При не слишком высокой температуре, Si3N4 имеет высокую прочность и ударопрочность, но он будет поврежден с увеличением времени использования выше 1200 ℃, снижая свою прочность, и он более подвержен усталостным повреждениям выше 1450 ℃, поэтому Si3N4 Рабочая температура обычно не превышает 1300 ℃.

Корпус для деталей из нитрида кремния

Нитрид кремния (Si₃N₄) ценится за исключительную механическую прочность, превосходную вязкость разрушения, низкую плотность, отличную стойкость к тепловому удару и превосходные износостойкие характеристики, что делает его одним из самых надежных материалов для сложных инженерных задач. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных и важных случаев использования керамических деталей из нитрида кремния в различных отраслях промышленности:

  • Прецизионные подшипниковые шарики
  • Элементы качения и подшипниковые кольца
  • Лопатки турбин и компоненты двигателей
  • Режущие инструменты и износостойкие пластины
  • Форсунки для расплавленного металла и химической обработки
  • Плунжеры насосов и компоненты клапанов
  • Роторы и валы для высокоскоростных машин
  • Приспособления и подложки для обработки полупроводников
  • Теплообменник и компоненты терморегулирования
  • Зажигающие и нагревательные элементы
  • Нестандартные механические уплотнения и втулки
Прецизионные подшипниковые шарики
Подшипники премиум-класса из нитрида кремния
Подложки из нитрида кремния горячего прессования
Керамическая насадка из нитрида кремния

Обработка керамики на основе нитрида кремния

Керамика из нитрида кремния (Si₃N₄) относится к числу самых твердых технических керамик, требующих передовых методов обработки для достижения точной геометрии. Компания Great Ceramic предлагает лучшие в отрасли возможности обработки нитрида кремния, обеспечивая точность, долговечность и стабильность для критически важных приложений.

Мы используем алмазное шлифование, многоосевую обработку с ЧПУ, прецизионную притирку и сверхтонкую полировку для достижения допусков микронного уровня и исключительной чистоты поверхности. Наши возможности позволяют изготавливать высокопроизводительные компоненты, включая керамические стержни из нитрида кремния, прецизионные шарики для подшипников, подложки и детали турбин.

Кроме того, мы предоставляем услуги по металлизации, пайке, сборке и обработке поверхности, обеспечивая беспрепятственную интеграцию материалов из нитрида кремния в передовые системы. Являясь ведущим китайским производителем керамики из нитрида кремния, мы сочетаем передовые технологии и глубокий опыт, чтобы поставлять высококачественные, индивидуальные керамические решения на мировые рынки.

Прецизионная обработка керамики с ЧПУ

Фрезерные, токарные и шлифовальные работы с ЧПУ с допусками на уровне микронов.

Шлифовка и полировка керамики

Полировка поверхностей для получения гладких поверхностей и поверхностей оптического качества.

Техническая керамическая лазерная резка

Лазерное сверление и резка для сложных геометрических форм.

Сборки с керамической и металлической пайкой

Металлизация (Mo/Mn, W) для пайки керамики к металлу.

Часто задаваемые вопросы

Да, нитрид кремния Это современная техническая керамика, состоящая из атомов кремния и азота (Si₃N₄) с прочной структурой ковалентной связи, которая придает ей исключительные механические и термические свойства.

Нет, нитрид кремния - это керамический материалНе является металлом. Он не содержит металлических связей, хотя может содержать микроэлементы металлов в качестве вспомогательных средств при спекании.

Нитрид кремния является превосходным электрический изолятор с объемным удельным сопротивлением >10¹⁴ Ω-см, даже при повышенных температурах.

Шарики из нитрида кремния в основном используются в прецизионных подшипниках для высокоскоростных применений, таких как шпиндели станков, стоматологические наконечники, аэрокосмические системы и высокопроизводительные автомобильные системы. Они обладают повышенной износостойкостью, низкой плотностью и электроизоляцией по сравнению со стальными шариками.

Нитрид кремния (Si₃N₄) - передовой инженерный керамический материал, известный своим исключительным сочетанием высокой прочности, вязкости разрушения, стойкости к тепловым ударам и износостойкости в сложных условиях применения.

Нитрид кремния используется в самых разных областях, включая подшипники, режущие инструменты, компоненты для обработки полупроводников, детали автомобильных двигателей, медицинские имплантаты и электронные подложки.

Шарики из нитрида кремния обычно изготавливаются с помощью процессов, включающих подготовку порошка, формовку, высокотемпературное спекание (часто с добавками для спекания), а также прецизионную шлифовку и полировку для достижения сферичности и чистоты поверхности.

Хотя в этой статье речь идет о структурных компонентах, в зажигательных устройствах из нитрида кремния используется превосходная устойчивость материала к тепловым ударам и электроизоляционные свойства, позволяющие выдерживать многократные циклы нагрева и охлаждения.

Нет, нитрид кремния в основном используется в качестве изолятор в электронных приложениях, хотя свойства материала делают его ценным в качестве диэлектрического слоя в полупроводниковых устройствах.

Характеристики нитрида кремния в первую очередь ковалентная связь между атомами кремния и азота, что обеспечивает его высокую прочность, твердость и термостойкость.

Твердость по Виккерсу керамики из нитрида кремния обычно находится в диапазоне 14-18 ГПа (примерно 1500-1800 HV), в зависимости от процесса производства и состава добавок.

Да, нитрид кремния намного тверже стали. Твердость по Виккерсу нитрида кремния составляет 14-18 ГПа, в то время как твердость стали обычно составляет всего 2-3 ГПа, что означает, что нитрид кремния намного тверже стали.

Несмотря на многочисленные преимущества, нитрид кремния имеет и некоторые ограничения: он несколько хрупок и требует избегать резких ударов или концентрации напряжений; стоимость обработки высока, а для точной обработки требуются алмазные инструменты; соединение с металлическими деталями требует специальной технологии сварки или механической фиксации.

Эксперт по передовому производству керамики

Почему стоит выбрать нитрид кремния от Great Ceramic

  • Высокая производительность: Разработанная керамика Si₃N₄, обладающая непревзойденной жесткостью, прочностью и устойчивостью к тепловым ударам.
  • Индивидуальные решения: От стандартных шариков из нитрида кремния до сложных прецизионных компонентов.
  • Передовая обработка: Многоосевая шлифовка с ЧПУ и алмазный инструмент для микронной точности.
  • Строгий контроль качества: Всестороннее тестирование гарантирует соответствие каждой партии международным стандартам.
  • Полный комплекс услуг: От разработки и выбора материала до металлизации, пайки и сборки.

Свяжитесь с нами Сегодня