Eje de cerámica de nitruro de silicio personalizado, varillas de cerámica Si3N4

El eje cerámico de nitruro de silicio (Si₃N₄) es un componente de ingeniería de alto rendimiento fabricado a partir de una cerámica técnica avanzada. No es un metal tradicional como el acero o aluminio, sino que se fabrica mediante un proceso de metalurgia en polvo que incluye prensado y sinterización a alta temperatura.

Desde la perspectiva de los escenarios de aplicación, las industrias aeroespacial y automotriz son los sectores clave de demanda. En el campo aeroespacial, las varillas de nitruro de silicio se utilizan como pasadores de posicionamiento de álabes en turbinas de motores de aviones y como bujes en mecanismos de control de actitud de naves espaciales. Aprovechando sus ventajas de resistencia a altas temperaturas y ligereza, reducen el peso del equipo y mejoran la fiabilidad operativa. Las varillas de guiado de precisión en sistemas de guiado de misiles también dependen de su alta resistencia y estabilidad dimensional.

En el sector automotriz, los vehículos de alto rendimiento y los vehículos de nueva energía utilizan varillas de nitruro de silicio para cojinetes de transmisión y guías de válvulas de motor. En comparación con los componentes metálicos tradicionales, estas varillas ofrecen una resistencia al desgaste 5 a 8 veces mayor, prolongando su vida útil y reduciendo el consumo de energía.

En la industria electrónica y de semiconductores, las barras de nitruro de silicio sirven como ejes guía para equipos de corte de obleas y pasadores eyectores para moldes de encapsulado de semiconductores. Garantizan una alta precisión y estabilidad química durante el proceso, evitando la contaminación por impurezas y mejorando el rendimiento de los chips.

Ventaja de las barras de nitruro de silicio

Las ventajas únicas de las barras de nitruro de silicio provienen de las propiedades sinérgicas de los cerámicos de nitruro de silicio y los procesos de conformado de precisión. Presentan una resistencia a la flexión a temperatura ambiente de 600-800 MPa, manteniendo más del 80 % de su resistencia incluso a altas temperaturas de 1200 °C. Con un bajo coeficiente de expansión térmica de 3,2×10⁻⁶/°C, resisten eficazmente el choque térmico causado por cambios bruscos de temperatura. Además, poseen una excelente resistencia al desgaste (coeficiente de fricción de solo 0,1-0,2) e inercia química, resistiendo la corrosión por ácidos y álcalis fuertes sin reaccionar con la mayoría de los metales y sales fundidos. Asimismo, las barras de nitruro de silicio presentan buena aislación eléctrica y baja densidad (3,2 g/cm³), lo que permite procesarlas en barras con diferentes diámetros, longitudes y secciones transversales complejas para satisfacer diversas exigencias de componentes de precisión
Estos ejes son conocidos por su excepcional combinación de propiedades que los hacen superiores a los metales en aplicaciones exigentes.

Aplicaciones típicas

• Fabricación de semiconductores: utilizado para brazos de transferencia de obleas y revestimientos de hornos de alta temperatura para garantizar una alta limpieza y estabilidad térmica.
• Vehículos de nueva energía: como soportes aislantes para motores y columnas térmicas para paquetes de baterías, resistentes a altas temperaturas y aislantes. Utilizados en rotores de turbocompresores de alto rendimiento para reducir el retardo del turbo (debido a la baja inercia)
• Aeroespacial: fabricación de álabes de turbinas, componentes de motores y resistencia a condiciones térmicas extremas.
• En sistemas de guiado, actuadores y unidades de potencia auxiliar donde el peso, la velocidad, y la fiabilidad son fundamentales.
• Industria química y de procesos: bombas como ejes en accionamientos magnéticos sin sellado o bombas que manejan lodos altamente abrasivos/corrosivos.
• Husillos de alta velocidad y routers CNC: esta es una aplicación principal. La baja inercia permite tiempos increíblemente rápidos de aceleración y desaceleración, mejorando la eficiencia de mecanizado y el acabado superficial.
• Equipos médicos y dentales: para taladros y piezas de mano de alta velocidad que deben ser esterilizados y operar a RPM muy altas.

Propiedades clave y su importancia

1. Dureza extrema

Uno de los materiales más duros disponibles, cercano al diamante. Excelente resistencia al desgaste, lo que proporciona una vida útil mucho más larga que el acero, especialmente en entornos abrasivos resistencia, lo que resulta en una vida útil considerablemente más larga que el acero, especialmente en condiciones abrasivas entornos.

2. Alta resistencia y rigidez

Mantiene una alta resistencia mecánica tanto a temperatura ambiente como elevada (hasta ~1200°C). Resiste la flexión y deformación bajo cargas elevadas. Permite la operación a alta velocidad con mínima vibración o bamboleo.

3. Baja densidad

Aproximadamente un 60 % más ligero que el acero. Reduce la masa rotacional (inercia), lo que permite aceleraciones más rápidas aceleración/desaceleración, menor consumo de energía y cargas reducidas en los rodamientos.

4. Baja expansión térmica

Se expande muy poco al calentarse. Mantiene la estabilidad dimensional en un amplio rango de temperatura. Fundamental para mantener holguras precisas en condiciones de alta temperatura las aplicaciones.

5. Excelente resistencia a la corrosión

Inerte frente a la mayoría de ácidos, álcalis y gases corrosivos. Ideal para procesos químicos, ambientes marinos y aplicaciones donde los lubricantes se descomponen.

6. No magnético y aislante eléctrico

No conduce el magnetismo ni la electricidad. Esencial para máquinas de resonancia magnética (MRI), fabricación de semiconductores y otros entornos electrónicos o científicos sensibles equipos.

7. Capacidad de Alta Temperatura

Mantiene sus propiedades en temperaturas en las que el acero se ablandaría o fundiría. Adecuado para su uso en hornos, turbinas y sistemas mecánicos de alta temperatura.

 


Tabla de parámetros del producto