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Cerámicas de nitruro de silicio de alto rendimiento para necesidades industriales Alta dureza y aislamiento térmico
Introducción
La cerámica de nitruro de silicio (Si3N4) es un material cerámico
avanzado de alto rendimiento producido por sinterización a alta
temperatura de nitruro de silicio en polvo.Es conocido por su
combinación única de propiedades, incluyendo una dureza
extremadamente alta, una resistencia a la fractura excepcional, un
excelente aislamiento térmico (baja conductividad térmica) y una
notable resistencia a los golpes térmicos.Este material sobresale
en ambientes extremos, lo que lo convierte en una opción ideal para
satisfacer las necesidades relacionadas con la resistencia al
desgaste, el aislamiento térmico y la ligereza en muchos campos
industriales de gama alta.
Aplicaciones
Aprovechando su dureza y sus propiedades de aislamiento térmico,
las cerámicas de nitruro de silicio se utilizan ampliamente en
varios sectores de alta tecnología:
Componentes aislantes a altas temperaturas:Se utiliza como revestimiento de aislamiento de hornos y tubos de protección de termopares en la metalurgia y las industrias del vidrio, reduciendo eficazmente las pérdidas de calor y soportando altas temperaturas.
Aplicaciones de sellado resistente al desgaste:Sirven como anillos de sellado mecánicos para bombas, especialmente en medios de alta temperatura y altamente corrosivos, donde su dureza y resistencia al desgaste aseguran una larga vida útil y fiabilidad.
Aeroespacial:Utilizado en componentes de motores y revestimientos de cámaras de combustión, utilizando sus propiedades de resistencia a altas temperaturas, aislamiento térmico y peso ligero (en comparación con los metales).
Industria electrónica:Se utilizan como paletas y rodillos en hornos de difusión y equipos CVD para la fabricación de semiconductores, donde su alta pureza y aislamiento térmico evitan la contaminación y la transferencia de calor.
Protección militar:Se utiliza en armaduras transparentes y cerámicas balísticas, ya que su alta dureza resiste eficazmente el impacto.
Ventajas
Alta dureza y resistencia al desgaste:Alta dureza de Vickers, sólo superada por algunos materiales, con una excelente resistencia al desgaste y una larga vida útil.
Excelente aislamiento térmico (baja conductividad térmica):La conductividad térmica es mucho menor que la de los metales, por lo que es un excelente material aislante a altas temperaturas que bloquea eficazmente la transferencia de calor, ahorrando energía y reduciendo el consumo.
Alta resistencia y dureza:La resistencia a la fractura es varias veces mayor que la de la cerámica de alumina, con una excelente resistencia a los golpes mecánicos y térmicos, y menos propensa a la fractura frágil.
Resistencia a altas temperaturas y corrosión:Mantiene la resistencia a altas temperaturas de hasta 1200 °C y tiene buena resistencia a la mayoría de los ácidos y álcalis.
Baja densidad y auto lubricación:Es ligero, reduce la carga del sistema y tiene un bajo coeficiente de fricción para un funcionamiento más suave.
Cuadro de especificaciones
| Parámetro | Indicadores típicos / especificaciones |
|---|---|
| Composición principal | Si3N4 |
| Densidad de volumen | 3.2 - 3,3 g/cm3 |
| Dureza de Vickers (HV) | 1400 - 1600 |
| Durabilidad de la fractura | 6 - 8 MPa·m1/2 |
| Fuerza de flexión | Se aplicará el método de ensayo de las emisiones de gases de efecto invernadero. |
| Conductividad térmica | 15 - 25 W/mK (mucho más bajo que los metales) |
| Temperatura máxima de funcionamiento | 1200 °C (en el aire) |
| Coeficiente de expansión térmica | 3.0 - 3,5 × 10−6/°C (20-1000°C) |
| Resistencia dieléctrica | Las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles |
Proceso de fabricación
Nitridation of high-purity silicon powder → Obtain silicon nitride
powder → Add sintering aids → Ball milling and mixing → Spray
granulation → Dry pressing/Cold isostatic pressing (CIP) → Gas
pressure sintering (GPS) or Hot pressing (HP) → Precision machining
(diamond grinding) → Non-destructive testing → Finished product
inspection.
Instrucciones de uso
Preinstalación:Verifique si el componente cerámico tiene defectos como grietas o bordes astillados. Aunque tiene una resistencia relativamente buena, sigue siendo un material frágil y debe protegerse de impactos ásperos.
Durante la instalación:Asegúrese de que la fuerza se aplica de manera uniforme. Para los sellos, utilice herramientas especializadas para apretar los tornillos uniformemente para evitar daños por tensión unilateral.
Operación:Aunque tiene una buena resistencia al choque térmico, es aconsejable evitar cambios bruscos y severos de temperatura para prolongar su vida útil.
Mantenimiento:Si se detecta un desgaste anormal o una degradación del rendimiento, investigue y reemplace rápidamente.
Servicio postventa
Proporcionamos asesoramiento técnico profesional y apoyo de
selección. El período de garantía del producto es de 12 meses.y se
proporcionan informes detallados de ensayos de rendimiento del
producto y orientación de usoNos comprometemos a reparar o
reemplazar de forma gratuita los problemas causados por defectos de
material o fabricación.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Qué es más duro, la cerámica de nitruro de silicio o la
cerámica de alumina?
A1: La dureza de Vickers de la cerámica de nitruro de silicio (HV
1400-1600) es ligeramente inferior a la de la cerámica de alumina
de alta pureza (HV 1600+), pero su resistencia a la fractura es
mucho mayor que la de la alumina,dándole una mayor resistencia
general al daño y una mejor resistencia al impacto.
P2: ¿Su rendimiento de aislamiento térmico es mejor que el de la
cerámica de zirconio?
La cerámica de zirconio tiene una conductividad térmica muy baja (~
2-3 W/m·K) y es un excelente aislante térmico.La conductividad
térmica del nitruro de silicio (15-25 W/m·K) es superior a la del
zirconio, pero todavía significativamente inferior a la de los
metales, colocándolo en la categoría de materiales aislantes
térmicos, mientras que su resistencia mecánica es mucho mayor que
la del zirconio.
P3: ¿Por qué es mucho más caro que la cerámica de alumina?
R3: Las principales razones son los altos costes de las materias
primas y los complejos procesos de sinterizado.El nitruro de
silicio en polvo es difícil de producir y requiere una
sinterización a alta temperatura bajo atmósfera de nitrógeno a alta
presión., lo que se traduce en altos costes de inversión y consumo
de energía.