Alberi in ceramica nitruro di silicio su misura Si3N4 barre ceramiche

L'albero in ceramica di nitruro di silicio (Si₃N₄) è un componente tecnico ad alte prestazioni realizzato in ceramica avanzata. Non si tratta di un metallo tradizionale come acciaio o alluminio, ma viene prodotto attraverso un processo di metallurgia delle polveri che prevede pressione e sinterizzazione ad alta temperatura.

Dal punto di vista delle applicazioni, i settori aerospaziale e automobilistico sono i principali mercati di domanda. Nel campo aerospaziale, le barre in nitruro di silicio vengono utilizzate come perni di posizionamento delle palette della turbina nei motori di aerei e come bocce nei meccanismi di controllo dell'assetto dei veicoli spaziali. Sfruttando le loro elevate resistenza alle alte temperature e leggerezza, queste barre riducono il peso degli equipaggiamenti e migliorano l'affidabilità operativa. Anche le barre di precisione per sistemi di guida nei missili si basano sulla loro elevata resistenza e stabilità dimensionale.

Nel settore automobilistico, vetture da corsa ad alte prestazioni e veicoli elettrici utilizzano barre in nitruro di silicio per cuscinetti del cambio e guide delle valvole del motore. Rispetto ai componenti metallici tradizionali, queste barre offrono una resistenza all'usura da 5 a 8 volte maggiore, prolungando la durata e riducendo il consumo energetico.

Nell'industria elettronica e dei semiconduttori, le barre in nitruro di silicio fungono da alberi guida per l'equipaggiamento di taglio delle wafer e da spine di espulsione per gli stampi di incapsulamento dei semiconduttori. Garantiscono un'elevata precisione e stabilità chimica durante il processo, prevenendo la contaminazione da impurità e migliorando il rendimento dei chip.

Vantaggio delle barre in nitruro di silicio

I vantaggi unici delle barre in nitruro di silicio derivano dalle proprietà sinergiche dei ceramici in nitruro di silicio e dai processi di formatura di precisione. Esse presentano una resistenza alla flessione a temperatura ambiente compresa tra 600 e 800 MPa, mantenendo oltre l'80% della loro resistenza anche a temperature elevate di 1200 °C. Con un basso coefficiente di dilatazione termica di 3,2×10⁻⁶/°C, resistono efficacemente agli shock termici causati da variazioni brusche di temperatura. Inoltre, possiedono un'eccellente resistenza all'usura (coefficiente di attrito solo tra 0,1 e 0,2) e inertezza chimica, resistendo alla corrosione da parte di acidi e basi forti senza reagire con la maggior parte dei metalli e sali fusi. Inoltre, le barre in nitruro di silicio presentano buone proprietà di isolamento elettrico e bassa densità (3,2 g/cm³), consentendo di lavorarle in barre con diversi diametri, lunghezze e sezioni complesse per soddisfare le esigenze di svariati componenti di precisione
Questi alberi sono rinomati per la loro eccezionale combinazione di proprietà che li rendono superiori ai metalli in applicazioni gravose.

Applicazioni tipiche

• Produzione di semiconduttori: utilizzato per bracci di trasferimento di wafer e rivestimenti per forni ad alta temperatura per garantire elevata pulizia e stabilità termica.
• Veicoli a nuova energia: come supporti isolanti per motori e colonne termiche per pacchi batteria, resistenti alle alte temperature e isolanti. Utilizzato in rotori di turbocompressori ad alte prestazioni per ridurre il turbo lag (grazie alla bassa) inerzia)
• Aerospaziale: produzione di pale di turbine, componenti del motore e resistenza a condizioni termiche estreme.
• Nei sistemi di guida, attuatori e unità di alimentazione ausiliaria dove peso, velocità, e affidabilità sono elementi critici.
• Industria chimica e di processo Pompe: come alberatura in pompe magnetiche senza tenute o pompe che gestiscono sospensioni altamente abrasive/corrosive.
• Mandolini ad alta velocità e router CNC: questa è un'applicazione primaria. Il basso inertia consente tempi di accelerazione e decelerazione estremamente rapidi, migliorando l'efficienza di lavorazione e la finitura superficiale.
• Attrezzature mediche e odontoiatriche: per trapani e manipoli ad alta velocità che devono essere sterilizzati e funzionare a regimi molto elevati.

Proprietà chiave e perché sono importanti

1. Estrema durezza

Uno dei materiali più duri disponibili, vicino ai diamanti. Eccellente resistenza all'usura resistenza, con una durata molto superiore rispetto all'acciaio, specialmente in condizioni abrasive ambienti.

2. Elevata resistenza e rigidità

Mantiene un'elevata resistenza meccanica sia a temperatura ambiente che a temperature elevate (fino a ~1200°C). Resiste a flessione e deformazioni sotto carichi elevati. Consente funzionamento ad alta velocità con minima oscillazione o vibrazione.

3. Basso peso specifico

Circa il 60% più leggero dell'acciaio. Riduce la massa rotazionale (inerzia), consentendo accelerazioni più rapide accelerazione/diseccelerazione, minore consumo energetico e ridotti carichi sui cuscinetti.

4. Bassa espansione termica

Si espande molto poco quando riscaldato. Mantiene la stabilità dimensionale su un'ampia gamma di temperature. Fondamentale per mantenere giochi precisi in condizioni di alta temperatura applicazioni.

5. Eccellente resistenza alla corrosione

Inerte alla maggior parte degli acidi, delle basi e dei gas corrosivi. Ideale per il trattamento chimico, ambienti marini e applicazioni in cui i lubrificanti si degradano.

6. Non magnetico e isolante elettrico

Non conduce magnetismo né elettricità. Essenziale per macchine MRI, produzione di semiconduttori e altre applicazioni elettroniche o scientifiche sensibili delle attrezzature.

7. Elevata resistenza alle alte temperature

Mantiene le sue proprietà a temperature alle quali l'acciaio si ammorbidirebbe o fonderebbe. Adatto all'uso in forni, turbine e sistemi meccanici ad alta temperatura.

 


Tabella dei parametri del prodotto