Направляющий ролик из нитрида кремния

Исключительные механические свойства

Одним из выдающихся качеств направляющего ролика из нитрида кремния являются его исключительные механические свойства. Обладая очень низкой плотностью (3,2–3,25 г/см³), этот материал одновременно легкий и чрезвычайно прочный. Это делает направляющий ролик из нитрида кремния идеальным для применений, где вес является решающим фактором без ущерба для долговечности. Высокая твердость HRA 92~94 гарантирует невероятную устойчивость роликов к износу и истиранию, что делает их пригодными для работы в условиях постоянного трения и давления.

Вязкость разрушения, составляющая от 6 до 8 МПа·м1/2, демонстрирует способность материала выдерживать значительные механические нагрузки без образования трещин. Более того, прочность на изгиб ≥ 900 МПа гарантирует, что эти ролики могут сохранять структурную целостность даже при значительных нагрузках, что еще больше подчеркивает их надежность.

Превосходные тепловые характеристики

Управление температурным режимом является важнейшим аспектом многих промышленных применений, и направляющие ролики из нитрида кремния превосходны в этой области. Направляющий ролик из нитрида кремния, способный работать при температурах до 1300–1600°C, хорошо подходит для высокотемпературных сред. Их превосходная стойкость к термическому удару, характеризующаяся высокими параметрами термического напряжения, гарантирует, что направляющий ролик из нитрида кремния может выдерживать быстрые колебания температуры без повреждений.

Кроме того, низкая теплопроводность 23–25 Вт/(м·К) позволяет этим роликам эффективно изолировать тепло, тем самым защищая другие компоненты системы от термического напряжения. Эта функция особенно полезна в таких отраслях, как обработка металлов и производство полупроводников, где точный температурный контроль имеет первостепенное значение.

Химическая стойкость и долговечность

Направляющие ролики из нитрида кремния обладают замечательной химической стабильностью. Они устойчивы к реакции с большинством неорганических кислот, за исключением плавиковой кислоты. Такая химическая инертность продлевает срок их службы даже в агрессивных химических средах, что делает направляющие ролики из нитрида кремния пригодными для использования в таких отраслях, как химическая обработка, фармацевтика и производство продуктов питания.

Виды керамики из нитрида кремния

Компания Semicorex предлагает два основных типа керамики из нитрида кремния для своих направляющих роликов: нитрид кремния, спеченный под давлением газа (GPSN) и нитрид кремния, спеченный горячим прессованием (HPSN). Каждый тип предназначен для предоставления определенных преимуществ в зависимости от требований приложения.

Нитрид кремния, спеченный под давлением газа (GPSN):Метод GPSN включает смешивание порошка нитрида кремния со вспомогательными веществами для спекания для ускорения жидкофазного спекания, а также связующими для повышения механической прочности неспеченного керамического тела. Затем порошок прессуют до желаемой формы, и можно приступить к механической обработке. Прессовки помещают в печь с атмосферой азота под давлением, чтобы способствовать уплотнению и предотвратить испарение или разложение кремния, азота и добавок. В результате этого процесса получается очень плотный и однородно структурированный материал, обеспечивающий превосходные характеристики в требовательных приложениях.

Горячий прессованный нитрид кремния (HPSN):HPSN производится путем одноосного прессования порошка нитрида кремния (со спекающими добавками) с одновременным нагревом. Этот процесс требует специального пресса и матрицы, в результате чего получается нитрид кремния с превосходными механическими свойствами. Однако с помощью этого метода можно создавать только простые формы. Поскольку невозможно обработать деталь, подвергнутую горячему прессованию, алмазное шлифование является единственным способом создания сложной геометрии. Из-за высоких затрат и проблем, связанных с алмазным шлифованием и горячим прессованием, использование HPSN обычно ограничивается производством простых компонентов в небольших количествах.

СЭМ-SE изображения керамики Si3N4 при увеличении 5000 ×  и b 30 000 × , распределение пор по размерам c и рентгенограмма d образца Si3N4