Poros keramik silikon nitrida Si3N4 custom batang keramik

Poros keramik silikon nitrida (Si₃N₄) adalah komponen teknik berkinerja tinggi yang terbuat dari keramik teknis canggih. Bukan logam tradisional seperti baja atau aluminium tetapi diproduksi melalui proses metalurgi serbuk yang melibatkan pencetakan dan sintering suhu tinggi.

Dari sudut pandang skenario aplikasi, industri dirgantara dan otomotif merupakan sektor utama pendorong permintaan. Di bidang dirgantara, batang silikon nitrida digunakan untuk pin posisi bilah turbin pada mesin pesawat terbang serta busing dalam mekanisme kendali sikap pesawat luar angkasa. Dengan memanfaatkan ketahanan terhadap suhu tinggi dan keunggulan ringan, komponen ini mengurangi bobot peralatan dan meningkatkan keandalan operasional. Batang pandu presisi dalam sistem pandu rudal juga mengandalkan kekuatan tinggi dan stabilitas dimensi dari material ini.

Di sektor otomotif, mobil balap performa tinggi dan kendaraan energi baru menggunakan batang silikon nitrida untuk bantalan transmisi dan penuntun katup mesin. Dibandingkan dengan komponen logam tradisional, batang ini menawarkan ketahanan aus yang 5-8 kali lebih tinggi, memperpanjang masa pakai serta mengurangi konsumsi energi.

Dalam industri elektronika dan semikonduktor, batang silikon nitrida berfungsi sebagai poros penuntun peralatan pemotong wafer dan pin pendorong untuk cetakan pengemasan semikonduktor. Batang ini memastikan ketepatan tinggi dan stabilitas kimia selama proses produksi, mencegah kontaminasi oleh kotoran serta meningkatkan hasil kepingan chip.

Keunggulan Batang Silikon Nitrida

Keunggulan unik batang silikon nitrida berasal dari sifat sinergis keramik silikon nitrida dan proses pembentukan presisi. Batang ini memiliki kekuatan lentur pada suhu ruangan sebesar 600-800 MPa, mempertahankan lebih dari 80% kekuatannya bahkan pada suhu tinggi hingga 1200°C. Dengan koefisien ekspansi termal rendah sebesar 3,2×10⁻⁶/°C, batang ini efektif menahan kejut termal yang disebabkan oleh perubahan suhu mendadak. Selain itu, batang ini juga memiliki ketahanan aus yang sangat baik (koefisien gesekan hanya 0,1-0,2) serta bersifat inert secara kimia, tahan terhadap korosi oleh asam kuat dan basa tanpa bereaksi dengan sebagian besar logam cair dan garam. Selanjutnya, batang silikon nitrida juga memiliki sifat isolasi listrik yang baik dan densitas rendah (3,2 g/cm³), sehingga dapat diproses menjadi batang dengan berbagai diameter, panjang, dan penampang kompleks untuk memenuhi beragam kebutuhan komponen presisi
Poros-poros ini dikenal karena kombinasi sifat luar biasa yang membuatnya unggul dibanding logam dalam aplikasi yang menuntut.

Aplikasi Tipikal

• Manufaktur semikonduktor: digunakan untuk lengan transfer wafer dan pelapis tungku suhu tinggi untuk memastikan kebersihan tinggi dan stabilitas suhu tinggi. ‌
• Kendaraan energi baru: Sebagai penopang insulasi untuk motor dan kolom termal untuk paket baterai, tahan terhadap suhu tinggi dan bersifat isolator. Digunakan dalam rotor turbocharger berperforma tinggi untuk mengurangi turbo lag (karena rendah inersia)
• Aerospace: Manufaktur bilah turbin, komponen mesin, dan mampu menahan kondisi termal ekstrem.
• Dalam sistem pandu, aktuator, dan unit daya tambahan di mana bobot, kecepatan, dan keandalan sangat penting.
• Industri Kimia dan Proses Pompa: Sebagai poros pada penggerak magnet tanpa segel atau pompa yang menangani bubur sangat abrasif/korosif.
• Spindel Berkecepatan Tinggi dan Router CNC: Ini merupakan aplikasi utama. Rendah inersia memungkinkan waktu akselerasi dan perlambatan yang sangat cepat, meningkatkan efisiensi pemesinan dan kualitas permukaan.
• Peralatan Medis dan Gigi: Untuk bor berkecepatan tinggi dan handpiece yang harus disterilkan dan beroperasi pada RPM yang sangat tinggi.

Sifat Utama dan Alasan Pentingnya

1. Kekerasan Ekstrem

Salah satu material tersulit yang tersedia, mendekati kekerasan berlian. Tahan aus dengan sangat baik sehingga masa pakai jauh lebih lama dibanding baja, terutama dalam kondisi abrasif lingkungan.

2. Kekuatan & Kekakuan Tinggi

Mempertahankan kekuatan mekanis yang tinggi pada suhu ruang maupun suhu tinggi (hingga ~1200°C). Tahan terhadap lenturan dan deformasi di bawah beban tinggi. Memungkinkan pengoperasian kecepatan tinggi dengan getaran atau goyangan minimal.

3. Kerapatan Rendah

Kira-kira 60% lebih ringan daripada baja. Mengurangi massa rotasi (inersia), sehingga memungkinkan akselerasi lebih cepat akselerasi/deselerasi, konsumsi energi lebih rendah, dan beban bantalan yang berkurang.

4. Ekspansi Termal Rendah

Berkembang sangat kecil saat dipanaskan. Mempertahankan stabilitas dimensi dalam kisaran suhu yang lebar. Penting untuk mempertahankan celah presisi dalam kondisi panas tinggi aplikasi.

5. Ketahanan Korosi yang Sangat Baik

Inert terhadap sebagian besar asam, alkali, dan gas korosif. Ideal untuk proses kimia, lingkungan laut, dan aplikasi di mana pelumas mudah terdegradasi.

6. Non-Magnetik & Isolator Listrik

Tidak menghantarkan magnetisme maupun listrik. Esensial untuk mesin MRI, produksi semikonduktor, dan peralatan elektronik atau ilmiah sensitif lainnya peralatan.

7.Kemampuan Suhu Tinggi

Mempertahankan sifat-sifatnya pada suhu di mana baja akan melunak atau meleleh. Cocok untuk digunakan dalam tungku, turbin, dan sistem mekanis bersuhu tinggi.

 


Tabel Parameter Produk